다목적 빗물 저장조{ Multi Purpose Rain Water Storage Tank }
본 발명은 빗물 저장조(저류조)에 저장된 빗물을 이용하여 작물 재배용 온실의 냉난방 열원 및 건물의 냉난방 열원, 급탕(온수) 열원으로 사용하기 위한 장치, 또한 홍수조절용 저류조, 갈수기 및 가뭄 대비용 저장조로 사용하기 위한 장치로 보다 자세하게는 종래 빗물 저장조에 히트펌프 열원으로 사용하기 위한 장치를 설치하여 온실 및 건물 냉난방 및 급탕용으로 사용하다가 집중호우등에 의한 침수피해 우려가 있을시 저장조 내 빗물의 절반을 하수관을 통해 방류시켜 집중호우시 빗물의 일부를 저류조로 분산, 저장하여 빗물이 한꺼번에 하수관로로 유입되는 현상을 방지하고, 또한 재해발생(화재,가뭄 등)시 소방용수 및 음용수(간단한 정수처리), 식물 재배용 용수로 사용하기 위한 장치이다.
종래의 빗물 저장조 및 저류조의 문제점을 살펴보면 다음과 같다. 종래의 빗물 저장조의 경우 수도법에 의해 지붕면적 2,400㎡이고 관람석 1,400석 이상인 곳에 의무적으로 설치하여 화장실, 소방, 조경, 청소 용수로 활용하고 있다. 종래의 저류조의 경우 단순히 집중호우시 대비 수해 예방용으로 활용하고 있다. 이용 용도가 단순하고 투자대비 활용도가 극히 낮아 정부지원에 의한 설치에 의존하고 있는 실정이다. 최근 들어 지하수 오염(고갈), 지구 온난화 및 기상이변에 따른 강우의 지역 편차, 계절적 편차, 집중 호우 등 이상 현상으로 날로 빗물의 중요성이 대두 되고 있다.
이러한 여러 가지 복합적인 문제를 해결하고자 본 발명의 핵심은 빗물을 다목적으로 이용하여 투자대비 경제성을 높이고, 홍수 및 가뭄에 대비하는데 목적이 있다. 또한, 무분별한 지하수 개발에 따른 지하수 보호에도 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에서는 지하에 콘크리트 저장조(저류조)를 설치하여 평상시 온실 및 건물의 냉난방 및 급탕을 하기 위한 지열 히트펌프의 열원으로 사용하고, 집중호우 예상시 저장조내 빗물의 절반을 하수관로로 방류하여 집중호우로 빗물이 한꺼번에 하수관로로 유입되는 현상을 방지하고, 재해발생(화재, 가뭄 등)시 소방용수 및 음용수(간단한 정수처리), 식물 재배용 용수로 사용한다.
본 발명 장치 다목적 빗물 저장조(저류조)는 다음과 같은 효과가 있다. 첫째, 지열 히트펌프의 열원으로 밀폐형 지중 열교환기, 또는 개방형 지중 열교환기를 대체 하거나, 설치 공수를 최소화하여 이에 따른 공사비 절감 및 시공 기간도 단축할 수 있다. 둘째, 지중 열교환기 공사에 따른 지하수 오염, 사용에 의한 지하수 고갈, 2차적 오염 방지 최소화할 수 있다. 셋째, 지열 히트펌프의 안정적(연중) 열원 확보로 연중 일정한 효율의 운전이 가능하다. 넷째, 재해발생(화재, 가뭄 등)시 저장조내 빗물을 소방용수 및 음용수(간단한 정수처리), 식물 재배용 용수로 활용할 수 있다. 다섯째, 집중호우에 따른 침수피해 예방 및 하수처리장 시설 용량 감소로 사회기반시설 투자비용을 절약할 수 있다. 여섯째, 대체 수자원 확보(지구단위로 계획)로 댐건설 등 사회기반시설 비용을 절약할 수 있다.
도 1은 본 발명 다목적 빗물 저장조(저류조)의 장치 구성도이다. 도 2는 본 발명 다목적 빗물 저장조(저류조)의 장치 구성 평면도이다. ※도면 기호 설명※ ① : 빗물 저장조(저류조) ② : 빗물(열원) 순환펌프 ③ : 빗물 집수조(필터 내장) ④ : 지열 히트펌프 ⑤ : 지중열교환기(밀폐형) ⑥ : 성층화용 디퓨져 ⓐ : 3방 밸브(실내측 냉난방 전환에 따른 전환 밸브) ⓑ : 3방 밸브(실내측 냉난방 전환에 따른 전환 밸브) ⓒ : 3방 밸브(재해발생시 대비 전환 밸브) ⓓ : 정수위 조절 밸브 및 3방 밸브 ⓔ : 3방 밸브(재해발생 또는 peak load시 대비 전환 밸브) ⓕ : 3방 밸브(재해발생 또는 peak load시 대비 전환 밸브) ⓖ : 전동밸브 및 전자식 유량계(재해시(가뭄 등)소방용수 및 음용수(간단한 정수처리), 식물 재배용 용수로 사용하기 위한 전동 밸브) ⓗ : 빗물 저장조(저류조) 적정 수위 ⓘ : 재해발생(집중호우, 홍수등) 예상시 대비 수위
이하 첨부되는 도면과 관련하여 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성과 작용을 살펴 보면 다음과 같다. 본 발명 장치는 빗물을 저장하는 저장조(저류조)①, 빗물(열원)을 순환시키는 빗물(열원) 순환펌프②, 빗물 집수조(필터 내장)③, 빗물을 열원으로 하는 지열 히트펌프④, 재해발생 또는 peak load시 대비 지중열교환기(밀폐형)⑤, 빗물 저장조내 성층화용 디퓨져⑥, 3방 밸브(실내측 냉방 및 난방 전환에 따른 빗물(열원) 공급 위치 전환용)ⓐ, 3방 밸브(실내측 냉방 및 난방 전환에 따른 빗물(열원) 공급 위치 전환용)ⓑ, 3방 밸브(집중호우등 예상시 빗물 저장조내 수위를 ⓗ →ⓘ 낮추기 위한 전환 밸브)ⓒ, 정수위 조절 밸브 및 3방 밸브(빗물 저장조에 빗물 저장시 수위 조절, 차단용 정수위 밸브 및 만수시 빗물을 하수관로로 방향 전환 시키는 3방 밸브)ⓓ, 3방 밸브(재해발생 또는 peak load시 대비 전환 밸브)ⓔ, 3방 밸브(재해발생 또는 peak load시 대비 전환 밸브) ⓕ, 전동밸브 및 전자식 유량계(재해발생(가뭄 등)시 저장조내 빗물을 소방용수 및 음용수(간단한 정수처리), 식물 재배용 용수로 사용하기 위한 전동 밸브)ⓖ로 구성된다. 본 발명 장치의 사이클 설명 ( 도 1 참조 ) 냉방 사이클 : 빗물 저장조(저류조)①내 성층화용 디퓨져⑥(하부)를 통해 빗물(열원)을 빗물(열원) 순환펌프②를 사용하여 지열 히트펌프④로 순환시켜 열원 공급. 난방 사이클 : 빗물 저장조(저류조)①내 성층화용 디퓨져⑥(상부)를 통해 빗물(열원)을 빗물(열원) 순환펌프②를 사용하여 지열 히트펌프④로 순환시켜 열원을 공급.이때 디퓨져 상하부의 전환는 3방 밸브(실내 측 냉방 및 난방 전환에 따른 빗물(열원) 공급 위치 전환용)ⓐ, ⓑ를 이용하여 빗물 공급 위치를 전환한다. 집중호우 등 재해발생이 예상되는 경우 : 빗물 저장조(저류조)①내 수위를 3방 밸브(집중호우 등 예상시 빗물 저장조내 수위를 ⓗ →ⓘ 낮추기 위한 전환 밸브)ⓒ를 이용하여 저장된 빗물을 하수관로로 방류시켜 수위를 낮춘다. 집중호우시 빗물의 일부를 저류조로 분산 저장한다. 이때 냉난방 사이클은 빗물 저장조(저류조)①내 디퓨져(하부)⑥를 통해 빗물(열원)을 빗물(열원) 순환펌프②를 사용하여 지열 히트펌프④로 순환시켜 열원을 공급하고, 열교환되어환수되는 빗물은 환수관(GRWR)에 설치된 3방 밸브(재해발생 또는 peak load시 대비 전환 밸브)ⓔ,ⓕ를 이용하여 지중 열교환기⑤로 순환시켜 부하를 경감시킨 후 빗물 저장조(저류조)①로 보낸다. 저장조내 수위는 관리자의 판단에 따라 수위를 조정한다. 갈수기(가뭄 등) 발생하는 경우 : 빗물 저장조(저류조)①내 빗물을 전동밸브 및 전자식 유량계(비상시 음용수또는 작물 재배용 용수로 사용하기 위한 전동 밸브)ⓖ를 통해 공급하여 작물 재배용 용수로 사용, 또는 간단한 정수처리 후 음용수로 사용한다. 각 사이클을 간략하게 기호로 표시하면, 첫째, 빗물 저장조(저류조)내 빗물 저장시, 만수시 : 건물 또는 온실 지붕 빗물 홈통 → ③ → ⓓ(저장시는 정수위 밸브 → 빗물 저장조(저류조), 빗물 저장조(저류조) 만수시 3방 밸브 밸브 → 하수관로로 빗물 방류) 둘째, 냉방사이클 : ① → ⑥(하부) → ⓐ → ② → ⓒ → ④ → ⓔ → ⓕ → ⓑ → ⑥(상부) → ① 셋째, 난방사이클 : ① → ⑥(상부) → ⓑ → ② → ⓒ → ④ → ⓔ → ⓕ → ⓐ → ⑥(하부) → ① 넷째, 집중호우 등 예상시 : ① → ⑥(하부) → ⓐ → ② → ⓒ → 하수관로로 빗물 방류. 다섯째, 갈수기(가뭄 등) 시 : ① → ⑥(하부) → ⓐ → ② → ⓒ → ⓖ →작물재배용 용수 또는 간단한 정수처리 후 음용수로 이용. 본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시 예를 들어 설명하였으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 목적에 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 내용과 아래에 기재될 청구 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다. |
