56520 지열설비공사

1. 일반사항

1.1 적용범위

이 절은 지열을 열원으로 하는 열펌프를 이용한 냉 ․ 난방(급탕)시스템 설치공사에 관하여 적용한다.

1.2 시공한계

제어반까지의 전원공급을 위한 배관 배선공사 및 지열 히트펌프 전력량계 공사는 전기공사로 하고, 결선 및 제어부 공사는 본 공사로 한다.

1.3 관련시방절

이 공사와 관련이 있는 사항 중 이 절에서 언급된 것 이외의 사항은 다음 시방절의 해당 사항에 따른다.

21520  터파기

22020  되메우기

51010  배관설비공사 공통사항

51510  보온공사

52040  위생용 펌프 설치공사

52510  난방설비공사

52550  열교환기 및 콤팩트설비 유니트 설치공사

55010  공동주택 자동제어설비공사

1.4 적용규준  

다음 규준은 이 절에 명시되어 있는 범위 내에서 이 절의 일부를 구성하고 있는 것으로 본다.

1.4.1 관련법규

신에너지 및 재생에너지 개발ᆞ이용ᆞ보급 촉진법

신재생에너지설비의 지원ᆞ설치ᆞ관리에 관한 기준

1.4.2 한국산업표준(KS)

KS B ISO 13256-1  수열원 열펌프- 성능시험 및 평가-제1부 : 물-공기와 브라인-공기 열펌프 

KS B ISO 13256-2  물을 열원으로 이용한 열펌프의 성능시험 평가 - 제2부 : 물 대 물,

                    염수 대 물 열펌프 

KS C 9306   에어컨디셔너

1.5 용어의 정의

1.5.1 지열 냉ᆞ난방 시스템

물, 지하수 및 지하의 열 등의 온도차를 변환시켜 에너지를 생산하는 설비

1.5.2 지중열교환기

열교환을 위하여 지하에 매설하는 배관

1.5.3 보어홀

지중열교환기를 매설하기 위하여 지중에 천공하는 구멍

1.5.4 그라우팅(Grouting)

천공 주변의 암석과 지중열교환기를 물리적으로 결합시키기 위해 뒤채움재(Grout)를 삽입하는 작업

1.5.5 히트펌프

지중열교환기를 통해 열교환한 저온의 열원을 활용, 고온의 온수를 생산하는 열생산 시스템

1.6 제출물

다음 사항은 "11510 제출물 관리" 및 "50510 기계공사 일반사항"의 해당 항목에 따라 제출한다.

1.6.1 제품자료

자재승인 또는 신고제품은 아래와 같다.

가. 승인 제품

1) 히트펌프

2) 펌프 및 탱크류

나. 신고 제품

1) 지중열교환기

2) 그라우팅재

1.6.2 시험보고서

해당 천공 예정지에 시험천공을 실시하여 지질특성, 열전도도 등의 자료를 측정하여 보고하여야 한다.

1.6.3 시공계획서

시공업체는 각 부문별 공사착공 7일전까지 “11510 제출물 관리”에 따라 시공계획서를 작성하여 타 공정 및 관계기관과 충분한 검토와 협의를 거친 후 공사를 시행하여야 한다.

1.6.4 시운전데이터

설치완료후 실제사용과 동일한 조건으로 7일 이상의 시운전기간을 거친 운전자료와 자료를 분석한 보고서를 제출하여야 한다.

1.6.5 운전 및 유지관리자료

시스템의 가동, 운전, 정지에 필요한 단계별 운전절차가 포함된 설명서를 제출하되, 이 설명서에는 생산업체명과 연락처, 보수 운전교범, 부품리스트, 일상적인 정비절차, 예상되는 고장 및 수리방법 등에 관한 내용을 수록하여 입주후 관리주체에게 인계하여야 한다.

1.7 품질보증

지열 냉ᆞ난방시스템의 품질보증에 대하여는 지식경제부 고시 제2011-3호에 따른다.

1.7.1 자격

기계설비공사업면허를 보유한 업체로서 신에너지 및 재생에너지 개발ᆞ이용ᆞ보급 촉진법에 의거 신재생에너지전문기업으로 등록된 자이어야 한다.

1.7.2 공사전 협의

가. 공사 전 시험보고서 결과 및 공사 중 타공종에 의한 변경 또는 관계법규, 관련기관 지시 ․ 지침에 의해 공사를 변경하고자 할 때에는 변경도면을 작성하여 관련기관과 협의한 후에 기술검토를 거쳐 설계변경 조치하여야 한다.

나. 본 공사를 시행함에 있어 관련공사에 지장을 줄 경우 시공업체 책임 하에 민원이 발생치 않도록 조치하여야 한다.

2. 자재

2.1 히트펌프

가. 에너지관리공단 신재생에너지센터에서 인증한 제품을 사용하여야 한다. 인증제품 사용이 어려운 경우에는 KS표준(KS B ISO 13256-1,2)을 만족하는 제품을 사용하여야 한다.

나. 외부 케이싱(casing) : 컬러 아연도금 강판 또는 동등이상의 재질로 한다.

다. 압축기(compressor)

히트펌프에 사용되는 압축기는 친환경 대체냉매를 사용하여야 하며, 오일히터나 오일포밍 방지장치를 장착하여야 한다. 또한 압축기 구동에 의해 발생되는 진동을 감쇄시키기 위한 진동감쇄장치가 설치되어 있어야 한다.

라. 압축기 케이싱

압축기에서 발생하는 소음을 줄이기 위하여 히트펌프 외부 케이싱과는 별도로 압축기 케이싱이 설치되어 있어야 한다.

마. 열교환기

판형 열교환기TYPE 및 부하대응이 용이한 이중관식 열교환기TYPE 중 하나를 사용한다.

바. 히트펌프에 사용되는 주요장비인 압축기, 응축기, 증발기, 팽창밸브, 사방변은 모두가 하나의 유니트안에 내장되어 있어야 한다. 

사. 히트펌프는 냉매가 적정량 충진 되어 공장 내에서 운전시험이 완료된 후 출하 된 제품을 사용하여야 한다. 

아. 소음은 최소 45dB 이하를 유지할 수 있어야 하며, 소음기준․소음제어․소음측정 등과 관련된 세부 사항은 KS C 9306 에어컨디셔너의 기준에 따른다.

자. 히트펌프 시스템은 단지내 자동제어 시스템과 호환이 가능하여야 하며, 외부에서도 제어될 수 있어야 한다.

차. 히트펌프는 고압가스안전관리법에 따라 냉동기검사필 각인을 히트펌프의 케이싱 외부에 부착하여야 한다

2.2 탈기장치

탈기장치는 “52510 난방설비공사”의 해당 항목에 따른다.

2.3 순환펌프

가. 모든 펌프는 고효율 인증제품을 사용하여야 한다.

나. 펌프의 설치 및 배관 작업이 용이하고, 흡입 및 토출구가 동일 선상에 있는 인-라인형으로 구성 되어야 한다.

다. 펌프모터의 수리 및 교체가 필요할 경우 배관으로부터 펌프 하우징의 분리 없이 수리 및 교체가 용이 하여야 한다.

라. 기타 사항은 기계공사 “52040 위생용 펌프 설치공사”의 해당 항목에 따른다.

마. 전동기는 “52040 위생용 펌프 설치공사”의 해당 항목에 따른다.

3. 시공

3.1 옥외공사

3.1.1 지중열교환기

가. 천공

1) 천공작업 시작 전에 작업에 대한 계획서를 작성하고 감독자의 승인을 받아야 한다.

2) 천공작업에 앞서 감독자가 지시하는 기준점으로부터 기준점 측량을 행하여 보링, 표고 및 좌표를 정하고 위치를 평면도 상에 명기한다.

3) 천공심도는 지열설계 도서에 준하며, 변경사항은 감독자와 상의하여야 한다.

4) 지면에서 지하암반층 출현지점가지 케이싱을 삽입하여 보어홀 붕괴를 사전에 방지하여야 한다.

5) 예정깊이 이상을 천공 할 수 있는 장비를 투입 하여야 하며 본 공사를 수행 할 수 있는 능력의 장비를 투입한다.

6) 설계도의 깊이와 직경을 준수하여 보어홀을 천공하되, 보어홀의 깊이는 트렌치 바닥부터 산정하여야 하며, 경지반의 수직 변동이 발생 될 시에는 감독자의 지시에 의해 심도를 조정하여야 한다.

7) 천공 작업 전에 지하 매설물을 상세히 조사하여 시공에 지장이 없도록 하여야 한다.

8) 작업 시 소음, 진동 등 공공의 피해를 최소화 시킬 수 있는 조치를 취하여야 한다.

9) 작업 시 지상 또는 지하의 기존구조물이 손상 되지 않도록 적절한 조치를 취하여야 한다.

10) 그라우팅 후 지열 천공을 위하여 사용된 케이싱은 제거하여 한다.

11) 보어홀 천공시 발생하는 암석, 파쇄물, 슬러리, 자갈 등으로 보어홀을 채워서는 안 된다

나. 지중열교환기 설치

1) 지중열교환기는 구조물 또는 각종 지중매립 시설물과 간섭이 없는 곳에 설치하여야 하며 기계실 등 관련설비로부터 가능한 가까운 곳에 설치하여야 한다.

2) 지중열교환기는 수도용 고밀도 폴리에틸렌 파이프(HDPE)를 사용하여야 하며, 지중순환 열매체의 누수 방지를 위해 열융착법으로 연결하여야 한다.

3) 지열 파이프를 삽입하기 전 표면의 흠이나 손상부위를 점검하여야 하며, 잘린 부위나 파진 홈이 관의 두께의 10%보다 깊을 경우 그 부위를 제거하거나 파기시킨다.

4) 열 융착이 끝난 지중열교환기는 상온 상태에서 삽입하여야 한다. 

5) 지중열교환기를 보어홀에 삽입하는 동안 꼬이거나 홈이 파지면 안 된다. 

6) 지중열교환기를 삽입 시에는 부력상쇄 효과를 위해 물(음용수 수준)을 채우도록 하며 도면에 명시된 천공 깊이까지 삽입한다.

7) 최종 연결이 될 때까지 지중열교환기의 열려있는 끝부분은 이물질이 들어가지 않도록 밀봉해야 한다.

8) 지중열교환기는 파이프 융착작업, 보어홀 삽입, 그라우팅작업, 트렌치 헤더연결 완료 후에 각각 압력시험을 수행하여야 한다.

9) 지열파이프의 천공위치를 지상에서 식별 가능하도록 표식을 설치하여야 한다. 

10) 균일유량 분배를 위해 지중열교환기를 역환수배관(reverse return)방식으로 설치하거나 정유량 밸브를 설치하여야 한다.

다. 트렌치 및 관련배관

1) 지열 수평 트렌치 배관은 지중매설물 및 조경수 등을 고려하여 동결심도 이하의 깊이에 매설하여야 한다.

2) 수평 트렌치에 놓이는 공급배관과 환수배관의 이격거리는 최소 60cm이상이어야 하고 겹쳐지는 부분을 최소화 해야 한다.

3) 지열파이프가 트렌치 배관에 결합될 때 구부러짐(folding)을 방지하기 위해 성토작업에 주의하여야 한다.

4) 트렌치 되메움에 앞서 지표면으로부터 약 50cm 깊이에 수평트렌치 파이프가 매설되어 있다는 경고표지를 전 구간에 설치하여야 한다.

5) 트렌치 배관 시공시 배관이 수평을 유지할 수 있도록 평탄작업을 실시한 후 매설하여야 한다.

라. 터파기 및 되메우기

1) 터파기 폭은 배관작업에 지장을 주지 않는 선에서 최대한 좁게 한다.

2) 터파기 바닥은 딱딱하지 않으며, 암석이 없어야 한다.

3) 초기 되메우기 재료는 부드러운 흙이나 모래를 사용한다.

4) 트렌치 내부에 자갈이나 큰 돌들을 제거하여야 하며, 되메우기 흙으로는 석재 ․ 벽돌 ․ 목재  ․ 자갈 ․ 유기물 등이 섞이지 않은 양질의 흙을 사용하여야 한다.

5) 기타 사항은 토목공사 “21520 터파기” 및 “22020 되메우기”에 따른다

3.1.2 그라우팅

가. 일관되게 그라우팅이 진행될 수 있도록 전문 인력이나 장비가 준비되어 있어야 한다.

나. 그라우팅의 재료는 순수 벤토나이트 또는 벤토나이트/첨가제 혼합물 등을 사용하여야 하며, 벤토나이트는 공사의 적정성여부를 판단할 수 있는 물성치에 대한 시험공인성적서를 제출하여 감독자의 확인을 받아야 한다.

다. 보어홀 천공시 발생하는 암석파쇄물 ․ 시추용슬러리 ․ 자갈 등으로 보어홀을 채워서는 안된다.

라. 벤토나이트/실리카샌드 혼합물인 경우에는 혼합비율을 준수해야 하며, 시공자는 재료 자체의 열전도도 값을 사전에 확보하여야 한다.

마. 그라우트는 전용 이송펌프와 그라우트 파이프(트레미, Tremie)를 사용하여 수직 보어홀 최하단부터 올라오면서 채워야 한다.

바. 그라우트 펌프를 이용하여 그라우트 슬러리를 혼합할 수 있다. 이 때 그라우트 펌프의 운전 정지 없이 그라우트 슬러리를 혼합하기 위해 방향 전환 밸브를 설치한다.  

사. 그라우팅 파이프는 보어홀 하부와 접촉하여 파이프의 토출부가 막히는 것을 방지하기 위해 끝단부 90㎝ 이내에 여러 토출홀을 가공하여 파이프의 끝단이 막히더라도 그라우팅 작업이 원활히 될 수 있도록 하여야 한다.

아. 그라우트 펌프의 배출라인에 압력계를 부착하여 그라우팅 중 압력변화를 확인한다.

자. 그라우팅에 사용되는 물은 음용수 수준으로 하고, 항상 충분한 수량이 공급될 수 있도록 한다.

차. 보어홀 중간에 그라우팅이 비는 공간이 발생하지 않아야 한다.

3.1.3 융착

가. 수도용 고밀도 폴리에틸렌파이프를 연결시키는 것은 열융착 기술을 적절히 훈련받고 자격을 갖춘 작업자가 시행하여야 한다.

나. 열융착 작업 전반에 걸쳐 단상, 220V, 60Hz의 적절한 전력공급이 유지되어야 한다.

다. 폴리에틸렌파이프에 절개부분과 파인 홈, 깊은 흠집이 있는지를 점검하여 융착전 제거하여야 한다.

라. 융착전 연결부위는 청결하고 건조하게 유지하여야 한다.

마. 융착방법은 ∅75이상의 관에서는 버트(Butt) 융착을 하고, 미만에서는 소켓융착을 하되 현장여건에 따라 조정 가능하다.

바. 융착의 방법에 따라 온도, 압력, 냉각시간, 비드 등을 정확히 알고 그에 맞게 시행하여야 한다.

사. 비가 올때는 시공을 피하고, 부득이 시공을 해야만 할 때는 천막이나 기타 보호 장비를 갖춘 후, 수분을 제거하고 융착 조건에 맞게 시공하여야 한다.

3.1.4 부동액

가. 지중열교환기 순환수는 물과 프로필렌글리콜을 혼합하여 사용하여야 하며, 시공시 지중 순환수의 설계비율을 준수하여 주입하여야 한다.

나. 지중순환수의 혼합비율은 동결점이 -6℃ 이하가 되도록 한다.

3.2 옥내공사

3.2.1 히트펌프

가. 히트펌프의 유지보수(필터교체, 베어링 윤활유 교체, 응축수 팬 세척 등)를 위한 공간을 확보하여야 한다.

나. 히트펌프 전용 콘크리트 기초를 설치한 후에 진동을 감쇄시키기 위해 진동감쇄장치(방진고무 10mm 이상 등)를 설치하여야 한다.

다. 냉매 저온부, 증발기, 응축기는 보온하여야 한다. 

라. 드레인 연결부를 배수구에 적절하게 연결하여 응축수를 원활하게 배출할 수 있어야 한다.

3.2.2 기계실 배관공사

가. 배관, 밸브는 “51010 배관설비공사 공통사항”, “51040 동관 및 관이음쇠”, “51080 밸브류 및 계측기기” 및 “52510 난방설비공사”에 따른다.

나. 옥외배관은 알루미늄 강판 또는 동등 이상 재질로 케이싱 처리하여야 한다. 기타 보온공사는 “51510 보온공사”에 따른다.

다. 시스템의 운전상태, 에너지절약효과, 시스템 성능분석에 필요한 자료 수집 및 유량측정 가능토록 온도계 ․ 압력계, 유량계, 밸런싱밸브 등을 냉 ․ 온수의 공급 및 환수, 지열 열교환기의 공급 및 환수, 히트펌프의 공급 및 환수배관에 설치하여야 한다.

라. 모든 기기는 용량, 제작자 및 그 외 기기별로 나타내어야할 사항이 명시된 명판을 부착하여야 한다.

3.2.3 자동제어 공사

가. 지열시스템의 자동제어장치는 자동 및 수동운전이 가능하여야 하며 히트펌프가 무인 운전될 수 있도록 자기진단기능과 이상 징후시 알람기능 등을 포함하고 있어야 한다.

나. 중앙제어장치는 건물관리가 용이한 방재실 또는 중앙 관리실에 설치한다.

다. 계측기기는 그 기능을 충분히 발휘할 수 있는 장소에 설치하며 공사여건에 따라 조정 할 수 있다.

라. 계측기기는 다음 조건을 만족하여야 한다.

 

 

계측설비	성 능	비 고
온도센서	정확도 ±0.1℃(-20～80℃) 이내	관련 성적서 제출
유량계(전자식)	정확도 ±1.5% 이내	관련 성적서 제출
전력량계	정확도 1% 이내	관련 성적서 제출

 

마. 제어항목

1) 지열 히트펌프의 기동/정지

2) 냉 ․ 온수 주배관 또는 버퍼탱크내 물의 온도

3) 지열 히트펌프의 냉 ․ 난방 절환

4) 지열 히트펌프의 Zone별 제어

5) 지열 순환펌프의 SCHEDULE제어, 대수제어 및 유량제어

바. 감시항목

1) 지열 히트펌프의 기동/정지 상태 및 이상 경보

2) 지열 순환펌프 및 냉 ․ 온수 순환펌프의 기동/정지 상태

3) 냉 ․ 온수 공급 및 환수 측의 온도

4) 냉 ․ 온수 공급 및 환수 측의 유량

5) 전력량계

6) COP환산

사. 에너지생산량 및 가동상태를 파악할 수 있도록 중앙관제실에서 해당 데이터를 실시간 확인 및 저장 할 수 있어야 하며, 필요시 통신시설을 설치하여 인터넷으로도 전송 가능하여야 한다.

아. 모니터링 항목

 

 

모니터링 항목	전송데이터	측 정 위 치
일일열생산량(kcal)	24개(시간당)	부하측 입출구 온도차, 유량
생산시간(분)	1개(1일)
전력소비량(kWh)	24개(시간당)	히트펌프, 기타 펌프류

 

 

자. 기타 사항은 “55010 공동주택 자동제어설비공사”에 따른다.

3.3 품질관리 및 사후관리

3.3.1 기밀시험

가. 모든 배관은 수압 또는 기압시험을 하였을 때 누수나 압력강하가 없어야 하며, 특히 보어홀 내 삽입 후, 되메우기전 각각에 대하여 최고사용압력의 1.5배 이상 압력에서 30분 이상 수압시험을 실시하고 수압시험결과 기록서를 제출하여야 한다.

나. 지중 열교환기는 별도로 각 공정 완료후 기밀시험을 수행하여야 한다.

다. 기밀시험은 물(음용수 수준) 또는 오일이 섞이지 않은 순수공기를 사용한다.

라. 기밀시험은 최고 사용 압력의 1.1배 이상 또는 980kPa(10㎏f/㎠)중 높은 압력으로 120분 이상 시행하여야 한다.

3.3.2 플러싱(Flushing) 및 퍼징(Purging)

가. 배관 내부에 남아있을 수 있는 이물질 등을 제거하기 위하여 깨끗한 물을 고속으로 순환시켜 파이프 내부를 세척하여야 한다.

나. 기타 사항은 기계공사 “51010 배관설비공사 공통사항”의 배관 세척방법에 따른다.

다. 배관 내부의 캐비테이션(Cavitation)을 방지하기 위하여 파이프 내부의 공기를 제거하여야 한다.

라. 유체를 최소 30분 1.2m/s의 이상의 속도로 순환시킨다.

마. 공기 배출 작업 완료후 시스템 내의 압력을 동계 운전시 245~343kPa(2.5~3.5㎏f/㎠), 하계 운전시 147~196kPa(1.5~2.0㎏f/㎠)이상으로 유지되도록 가압하여야 한다. 

3.4 시운전 

가. 설치완료후에는 실제사용과 동일한 조건으로 7일 이상의 시운전기간을 거치면서 운전자료를 수집(공급열량, 시스템 전력 등)하여 성능을 분석한 보고서를 제출하여야 한다.

나. 건물 준공후에는 냉난방기 운전에 대한 성능측정 ․ 분석방안을 별도로 제시하여야 한다. 

3.5 관리원 교육

시공업체는 관리원으로 지정된 자에게 다음 사항을 교육하여 시스템 운용 및 유지관리에 지장이 없도록 하여야 한다.

가. 지열 시스템 작동 방법

나. 장비의 설치위치 및 기기 취급 요령

다. 고장수리 및 일상적인 하자 대처 방법

라. 유지관리 지침 및 주기적 관리 사항