KR100958059B1 - Method for controlling outward underground water for ground source heat exchanger - Google Patents

Method for controlling outward underground water for ground source heat exchanger Download PDF

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KR100958059B1
KR100958059B1 KR1020100011418A KR20100011418A KR100958059B1 KR 100958059 B1 KR100958059 B1 KR 100958059B1 KR 1020100011418 A KR1020100011418 A KR 1020100011418A KR 20100011418 A KR20100011418 A KR 20100011418A KR 100958059 B1 KR100958059 B1 KR 100958059B1
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심병완
이태종
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한국지질자원연구원
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Abstract

PURPOSE: A terrestrial water discharge control method for a terrestrial heat exchange apparatus is provided to eliminate cooling-heating loads by controlling the discharge of terrestrial water in a bore hole. CONSTITUTION: A terrestrial water discharge control method for a terrestrial heat exchange apparatus comprises the steps of: selecting one or more of deep well pumps to drive when a cooling-heating load of a terrestrial heat exchange apparatus is generated(S101), driving the selected deep well pumps(S102), determining whether the temperature of terrestrial water in a bore hole(S103), if so, determining whether there is an extra deep well pump(S104), driving the extra pump if there is(S105), and opening a discharge valve if there is no extra pump, thereby recovering the terrestrial water temperature to a reference temperature(S106).

Description

지중열교환기용 지하수 유출 제어방법{Method for controlling outward underground water for ground source heat exchanger}Groundwater outflow control method for underground heat exchanger {Method for controlling outward underground water for ground source heat exchanger}

본 발명은 지중열교환기용 지하수 유출 제어방법에 관한 것으로, 자세하게는 지하수를 순환시켜 열교환하는 지중열교환기 시스템에서 냉난방 부하의 변화가 있을 경우 지열열펌프 내로 유입되는 지하수 온도를 일정범위 내에서 유지하기 위해 일부 지하수를 외부로 배출시켜 지중열교환 시스템의 냉난방부하를 해결하는 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a groundwater outflow control method for underground heat exchanger, and in detail, in order to maintain the groundwater temperature introduced into the geothermal heat pump within a certain range when there is a change in air-conditioning load in the underground heat exchanger system that circulates and heat-exchanges groundwater. The present invention relates to a method for solving the heating and cooling load of an underground heat exchange system by discharging some groundwater to the outside.

건물의 냉난방을 위해서는 공조시스템을 운전하게 되는데, 이러한 공조시스템의 운전시 막대한 전기 또는 유류가 소모되게 된다. The air conditioning system is operated for the heating and cooling of the building, and the operation of the air conditioning system consumes enormous electricity or oil.

이러한 비용을 절약함과 동시에 공조시스템의 용량을 줄여 효율적인 냉난방 환경을 제공하기 위해 최근에는 지중열을 이용하는 방식이 많이 연구되고 있고, 또한 실제 시공되어 운전되고 있는 실정이다.In order to reduce the cost and reduce the capacity of the air conditioning system to provide an efficient cooling and heating environment, the method of using underground heat has been studied in recent years, and the actual construction and operation are being conducted.

이와 같은 지중열을 이용하는 방식 중 하나 또는 다수의 시추공에서 지하수를 순환시켜 열교환하는 지중열교환기 시스템일 경우 지속적인 냉난방 부하를 해결하기 위하여 지열열펌프 내로 유입되는 지하수 온도를 일정범위 내에서 유지할 필요가 있다. In the case of the ground heat exchanger system that circulates and exchanges groundwater in one or more boreholes using such ground heat, it is necessary to maintain the groundwater temperature introduced into the geothermal heat pump within a certain range in order to solve the continuous heating and cooling load. .

하지만 종래의 하나 또는 다수의 시추공에서 지하수를 순환시켜 열교환하는 지중열교환기 시스템에서는 냉난방 부하가 지속될 경우 지하수의 온도는 지속적으로 증가 또는 하강하게 되어 필요한 냉난방 부하를 충족시킬 수 없는 경우가 발생한다는 문제점이 있다.However, in the conventional underground heat exchanger system that circulates and exchanges groundwater in one or more boreholes, if the heating / cooling load is continued, the temperature of the groundwater is continuously increased or decreased so that the required heating and cooling load cannot be satisfied. have.

이와 같은 이유는 지하수의 온도는 지속적으로 증가 또는 하강시에도 단지 지중열교환기 공벽만을 이용하여 시추공내 지하수 유동에 의한 열교환만 시킬 뿐이어서 한정된 유량을 가지는 시추공내 지하수만을 이용한 열교환 성능에 한계가 있기 때문이다.The reason is that even when the temperature of the groundwater is continuously increasing or decreasing, only the ground heat exchanger is used to make the heat exchange by the groundwater flow in the borehole. to be.

따라서 종래의 지하수를 순환시켜 열교환하는 지중열교환기 시스템에서는 이와 같은 냉난방부하를 맞추기 위해서는 전체 시스템의 규모가 매우 커지게 되어 필요 이상으로 많은 초기 비용이 발생된다는 구조적인 문제점이 있다.
Therefore, in the conventional underground heat exchanger system that circulates heat exchange by circulating ground water, there is a structural problem in that the total size of the entire system becomes very large in order to meet such cooling and heating loads, and more initial costs are generated than necessary.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 지하수를 순환시켜 열교환하는 지중열교환기 시스템 운전 중 냉난방 부하가 발생하여 시추공 내 지하수만으로 해결치 못할 경우 심정펌프 구동과 지중열교환기 시추공내 지하수의 기준 온도, 지하수위를 고려하여 지중열교환기 시추공 내 지하수의 유출을 동시 제어하여 냉난방 부하를 해결하는 방법을 제공하는 데 있다.An object of the present invention for solving the above problems is the standard of the core pump operation and groundwater in the underground heat exchanger borehole when the ground heat exchanger system for circulating the groundwater to heat the cooling and cooling load occurs when only the groundwater in the borehole is not solved It is to provide a method for solving the heating and cooling load by controlling the outflow of groundwater in the underground heat exchanger borehole in consideration of temperature and groundwater level.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 본 발명은 The present invention to achieve the object as described above and to perform the problem for eliminating the conventional drawbacks

지중열교환기의 냉난방 부하 발생시 다수개의 심정펌프 중 어느 하나 이상의 심정펌프 선택 및 구동개수를 결정하는 제 1 단계와;A first step of determining at least one of the plurality of cardiac pumps and the number of driving when a cooling / heating load of the underground heat exchanger is generated;

결정된 적정 개수의 심정펌프를 구동하는 제 2 단계와;A second step of driving the determined appropriate number of cardiac pumps;

시추공내 지하수 온도가 기준온도범위에 있는지를 판단하는 제 3 단계와;A third step of determining whether the groundwater temperature in the borehole is within a reference temperature range;

시추공내 지하수 온도가 기준온도를 벗어날 경우 여분의 추가 심정펌프가 있는지 여부를 판단하는 제 4 단계와;A fourth step of determining whether there is an extra additional heart pump when the groundwater temperature in the borehole is out of the reference temperature;

추가 심정펌프가 있으면 추가펌프를 구동하는 제 5 단계와;A fifth step of driving the additional pump if there is an additional cardiac pump;

추가 심정펌프가 없으면 유출밸브를 개방하여 지하수를 유출시켜 시추공 내로 외부 지하수가 유입되도록하여 지하수온도를 기준온도로 회복시키는 제 6 단계;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 지중열교환기 지하수 유출 제어방법을 제공함으로써 달성된다.
If there is no additional cardiac pump, the ground heat exchanger groundwater outflow control method characterized in that it comprises a; the sixth step of returning the groundwater temperature to the reference temperature by opening the outlet valve to let the groundwater outflow into the borehole By providing.

또한 본 발명은 상기 유출밸브가 지열열펌프로부터 시추공으로 지하수를 환수되는 환수관의 어느 일지점에 설치된 것을 특징으로 한다.
In another aspect, the present invention is characterized in that the outlet valve is installed at any point of the return pipe for returning the ground water from the geothermal heat pump to the borehole.

또한 본 발명은 상기 제 5 단계 후, In addition, the present invention after the fifth step,

지하수 수온이 기준온도범위인지 여부를 판단하여 기준온도범위 이내면 상기 제 2단계로 되돌아가도록 하고, 기준온도범위를 벗어나면 추가 심정펌프가 있는지 판단하는 제 8 단계로 가도록 하는 제 7 단계와;A seventh step of determining whether the groundwater temperature is within the reference temperature range to return to the second step if the groundwater temperature is within the reference temperature range, and to go to the eighth step of determining whether there is an additional cardiac pump if the groundwater temperature is out of the reference temperature range;

기준온도범위를 벗어날 경우 여분의 추가 심정펌프 유무를 판단하여 추가 심정펌프가 있으면 상기 제 1 단계로 되돌아가도록 하고, 없으면 지하수를 유출시키는 제 6 단계로 가도록 하는 제 8 단계를 더 포함하여 구성한 것을 특징으로 한다.
If it is out of the reference temperature range it is determined by the presence of the additional additional cardiac pump and if there is an additional cardiac pump to return to the first step, if not, further comprises an eighth step to go to the sixth step of the groundwater outflow It is done.

또한 본 발명은 상기 제 6 단계후, In addition, the present invention after the sixth step,

유출밸브를 통해 지하수가 일정량 유출시 시추공 내로 유입되는 외부지하수의 수위가 적정수위인지 여부를 판단하는 제 9 단계와;A ninth step of determining whether the level of the external ground water flowing into the borehole when the groundwater is discharged through the outlet valve is an appropriate level;

적정수일일 경우 지하수 기준온도범위인지를 판단하는 제 10 단계와;A tenth step of determining whether the groundwater is a reference temperature range in the case of proper water;

적정수위가 아닐 경우 지하수유출량을 감소시키는 제 11 단계;를 더 포함하여 구성한 것을 특징으로 한다.
If it is not the appropriate water level, the eleventh step of reducing the groundwater outflow; characterized in that the configuration further comprises.

또한 본 발명은 상기 제 10단계후, In addition, the present invention after the tenth step,

기준온도범위에 있으면 지하수유출량을 고정하는 제 12 단계와;A twelfth step of fixing the groundwater outflow if it is within a reference temperature range;

기준온도범위를 벗어날 경우 지하수 유출량을 증가시키는 제 13 단계;를 더 포함하여 구성한 것을 특징으로 한다.
Characterized in that it further comprises; the thirteenth step of increasing the groundwater outflow if out of the reference temperature range.

또한 본 발명은 상기 제 13단계 후,In addition, the present invention after the thirteenth step,

시추공내 지하수가 적정수위인지와 기준온도 범위인지를 판단하여 적정수위 및 기준온도범위에 있으면 지하수유출량을 고정하는 제 15 단계로 가도록 하고, 적정수위 및 기준온도범위를 벗어나면 지하수유출량을 감소시키는 제 11 단계로 되돌리는 제 14 단계;를 더 포함하여 구성한 것을 특징으로 한다.
Determine whether the groundwater in the borehole is the proper water level and the reference temperature range, and if it is within the proper water level and the standard temperature range, go to the fifteenth step to fix the groundwater outflow. The fourteenth step of returning to step 11; characterized in that the configuration further comprises.

또한 본 발명은 상기 제 11 단계 후,In addition, the present invention after the eleventh step,

시추공내 지하수가 적정수위 및 기준온도범위인지를 판단하는 제 16 단계와; A sixteenth step of determining whether the groundwater in the borehole is in an appropriate water level and a reference temperature range;

적정수위 및 기준온도범위에 있으면 지하수 유출량을 고정하는 제 17 단계와;A seventeenth step of fixing the groundwater outflow if in the proper water level and the reference temperature range;

적정수위 및 기준온도범위를 벗어나면 지하수 유출을 중지하는 제 18 단계;와;18th step of stopping the groundwater outflow when out of the proper water level and the reference temperature range; And;

상기 제 18 단계 후, 지열열펌프를 제어하는 제 19 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
And after the eighteenth step, a nineteenth step of controlling the geothermal heat pump.

상기와 같이 본 발명은 지하수를 순환시켜 열교환하는 지중열교환기 시스템을 구비하여 운전 중 모든 심정펌프가 구동되는 최대 냉난방 부하에서 지중열교환기 내 지하수가 기준온도 범위를 벗어나 지속적인 냉난방 부하가 발생시 시추공 내 지하수 일부를 외부로 유출시켜 외부 대수층 내 지하수가 시추공내로 유입되어 적정온도를 유지하도록 심정펌프 구동과 지중열교환기 시추공 내 지하수의 기준 온도, 지하수 수위를 고려하여 지중열교환기 시추공 내 지하수의 유출을 동시 제어하여 지중열교환기 전체 시스템의 규모 증설 없이도 냉난방 부하를 해결할 수 있다는 장점과,As described above, the present invention includes an underground heat exchanger system that circulates and heat-exchanges groundwater, and groundwater in the borehole when a continuous cooling / heating load occurs when the groundwater in the ground heat exchanger is out of the reference temperature range at the maximum cooling / heating load in which all the heart pumps are driven during operation. Simultaneously control the outflow of groundwater in underground heat exchanger boreholes by considering the reference temperature of groundwater in groundwater exchanger borehole and groundwater level to keep the proper temperature by allowing some of the groundwater in the outer aquifer to flow into the borehole. It is possible to solve the heating and cooling load without having to expand the overall system of the underground heat exchanger.

심정펌프 구동을 지열열펌프에 입력되는 냉난방 부하에 따라 펌프의 구동 대수 및 순서를 선택적으로 결정하는 형태를 취함으로써 전체 심정펌프가 동시에 구동할 때 발생되는 에너지를 감소시킬 수 있다는 장점과,It is possible to reduce the energy generated when the whole cardiac pump is driven simultaneously by taking the form of selectively determining the number and order of the pumps depending on the cooling and heating load input to the geothermal heat pump.

냉난방 부하가 추가될 시, 다시 심정펌프 구동수를 조절함으로써 필요한 냉난방부하에 대응할 수 있다는 장점과,When the cooling and heating load is added, it is possible to cope with the required heating and cooling load by adjusting the number of heart pumps again.

냉난방 부하가 최대가 아닌 때에는 가동되지 않는 심정 펌프는 가동 중인 심정펌프의 예비펌프로서도 역할을 담당할 수 있어서 고장 혹은 점검 시에도 수요자에게 지속적인 냉난방을 공급할 수 있다는 장점과,The cardiac pump, which is not operated when the heating and cooling load is not maximum, can also serve as a preliminary pump for the cardiac pump in operation, which provides continuous cooling and heating to the consumer even in the event of a failure or inspection.

냉난방 부하를 해결하기 위해 시추공 내 지하수 온도를 조절 가능한 지중열교환기 전체 시스템을 구비함으로 인해 지중열교환기 시스템의 시공비용을 획기적으로 줄일 수 있다는 장점을 가진 유용한 발명으로 산업상 그 이용이 크게 기대되는 발명인 것이다.
It is a useful invention with the advantage that the construction cost of the ground heat exchanger system can be drastically reduced by providing the entire ground heat exchanger system that can adjust the groundwater temperature in the borehole to solve the heating and cooling load. will be.

도 1은 본 발명에 따른 지중열교환기 심정펌프 및 지하수 유출 동시 제어 시스템 모식도이고,
도 2는 본 발명에 따른 지중열교환기 심정펌프 및 지하수 유출 동시 제어방법에 따른 순서도이다.1 is a schematic diagram of a ground heat exchanger core pump and groundwater outflow simultaneous control system according to the present invention,
Figure 2 is a flow chart according to the underground heat exchanger heart pump and groundwater outflow simultaneous control method according to the present invention.

이하 본 발명의 실시 예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
Hereinafter, the configuration and the operation of the embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In describing the present invention, when it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

본 발명은 지하수를 순환시켜 열교환하는 지중열교환기 시스템을 운전 중 냉난방 부하가 지속되어 지하수의 온도가 지속적으로 증가 또는 하강시 냉난방 부하를 충족시키도록 지하에 형성되어 지중열교환기에 지하수를 공급하는 시추공내 지하수를 일정량 외부로 유출시켜 시추공내 지하수 수위를 낮추어, 낮아진 수위를 보충하기 위해 주변 지하수가 지중열교환기 시추공의 공벽을 통해 시추공 내로 유입되도록 함으로써 기준온도를 유지하는 제어방법으로 구성하였다.The present invention is a borehole to supply groundwater to the underground heat exchanger is formed in the basement to meet the cooling and heating load when the groundwater temperature is continuously increased or lowered during the operation of the underground heat exchanger system to circulate the heat exchange by heat exchange the groundwater In order to reduce the groundwater level in the borehole by letting out the groundwater to a certain amount, the groundwater was introduced into the borehole through the hollow wall of the underground heat exchanger borehole to compensate for the lowered water level.

이를 위해 심정펌프(수중펌프) 구동을 지열열펌프에 입력되는 냉난방 부하에 따라 심정펌프의 구동 대수 및 순서를 선택적으로 결정하는 형태를 취함으로써 전체 심정펌프가 동시에 구동할 때 발생되는 에너지를 감소시킬 수 있도록 구성하였다. For this purpose, the operation of the cardiac pump (submersible pump) is selectively determined according to the cooling and heating load input to the geothermal heat pump to reduce the energy generated when the entire cardiac pump is simultaneously driven. It was configured to be.

그리고 냉난방 부하가 추가될 시, 다시 심정펌프 구동 대수를 조절함으로써 필요한 냉난방부하에 대응할 수 있도록 구성하였다.And when the heating and cooling load is added, it is configured to cope with the required heating and cooling load by adjusting the number of the heart pump pump again.

또한 이러한 제어시스템의 활용으로 냉난방 부하가 최대가 아닌 때에 가동되지 않는 심정펌프는 가동 중인 심정펌프의 예비펌프로서도 역할을 담당할 수 있어서 고장 혹은 점검 시에도 수요자에게 지속적인 냉난방을 공급할 수 있다. In addition, by utilizing the control system, the heart pump, which is not operated when the heating and cooling load is not the maximum, can also serve as a preliminary pump of the heart pump which is in operation, thus providing continuous cooling and heating to the consumer in the event of failure or inspection.

그리고 모든 심정펌프가 구동되는 최대 냉난방 부하에서 지중열교환기 내 지하수 온도가 기준온도 범위를 벗어날 때 시추공내 지하수의 일부를 외부로 유출하고 외부 대수층 내 지하수를 시추공내로 유입시켜 적정온도를 유지하도록 하였다.And when the groundwater temperature in the ground heat exchanger is out of the standard temperature range at the maximum air-conditioning load in which all the heart pumps are driven, a part of the groundwater in the borehole is discharged to the outside and the groundwater in the outer aquifer is introduced into the borehole to maintain the proper temperature.

이러한 제어방법은 심정펌프, 지하수 유출 및 주입 밸브를 동시에 제어함으로써 이루어진다.
This control method is achieved by simultaneously controlling the cardiac pump, groundwater outflow and infusion valve.

이하 보다 구체적으로 살펴본다.Look in more detail below.

도 1은 본 발명에 따른 지중열교환기 심정펌프 및 지하수 유출 동시 제어 시스템 모식도이며, 미도시되었으나 상기 지열열펌프는 건물과 연결되어 냉난방하게 된다.Figure 1 is a schematic diagram of a ground heat exchanger core pump and groundwater outflow simultaneous control system according to the present invention, although not shown, the geothermal heat pump is connected to a building to heat and cool.

본 발명에 따른 제어방법을 실시하기 위한 구성은, 지하에 형성되어 대수층의 물이 저장되는 하나 또는 다수의 시추공(1)과; 상기 시추공 내에 설치되어 지열열펌프로 공급될 열교환용 지하수를 저장하고 있는 저장관(2)과; 상기 각 저장관의 지하수를 배출하는, 수위계를 구비한 심정펌프(3)와; 심정펌프로 펌핑된 물을 배출하는 배출관(4)과; 상기 개별 배출관(4)의 지하수를 모아 공급하는 공급관(5)과; 공급관(5)의 지하수를 각 지열열펌프로 공급하는 공급지관(6)과; 공급지관(6)으로부터 열교환용 지하수를 공급받아 열교환하는 지열열펌프(7)와; 상기 지열열펌프와 열교환된 지하수를 배출하는 환수지관(8)과; 환수지관의 지하수를 모아 시추공으로 환수 공급하는 환수관(9)과; 환수관(9) 일 지점에 형성되어 개폐에 따라 지하수를 유출하는 유출밸브(10)와; 상기 환수관(9)의 지하수를 각 시추공에 주입하여 환수시키는 개별 주입관(11)과; 주입관 일 지점에 설치되어 환수되는 지하수를 개폐하는 환수밸브(12)와; 상기 심정펌프(3)과 지열열펌프(7)의 작동 및 유출밸브(10) 및 환수밸브(12)의 개폐를 제어하는 제어부(13)를 포함하여 구성된다.
The configuration for implementing the control method according to the invention, one or a plurality of boreholes (1) formed in the basement is stored in the water of the aquifer; A storage tube (2) installed in the borehole and storing groundwater for heat exchange to be supplied to a geothermal heat pump; A heart pump (3) having a water gauge for discharging the groundwater of each storage pipe; A discharge pipe 4 for discharging the water pumped by the heart pump; A supply pipe 5 for collecting and supplying groundwater of the individual discharge pipe 4; A supply branch pipe 6 for supplying groundwater of the supply pipe 5 to each geothermal heat pump; A geothermal heat pump 7 for receiving heat exchanged groundwater from the feed branch pipe 6 and performing heat exchange; A return pipe tube (8) for discharging groundwater exchanged with the geothermal heat pump; A return pipe (9) for collecting and supplying ground water of the return pipe to the borehole; An outlet valve 10 formed at one point of the return pipe 9 to discharge groundwater according to opening and closing; An individual injection pipe 11 for injecting and returning the ground water of the return pipe 9 to each borehole; A return valve 12 installed at one point of the injection pipe to open and close the returned ground water; It comprises a control unit 13 for controlling the operation of the heart pump (3) and geothermal heat pump (7) and the opening and closing of the outlet valve 10 and the return valve (12).

상기 유출밸브(10)는 제어부(13)의 제어에 따라 개방시 시추공(1)에 환수되는 지하수의 유량이 적어지게 되어 부족분만큼의 지하수는 시추공 밖의 일정한 온도를 가진 대수층으로부터 시추공의 공벽을 통해 공급되어 시추공에 저장된 전체 지하수의 수온을 계절에 따라 낮추거나 높이게 된다. 따라서 새로운 대수층에 저장된 지하수의 유입으로 인해 시추공 및 시추공내 저장관 내에 저장된 지하수 수온이 저하 또는 승온되어 이로부터 지하수를 공급받는 지중열교환기 시스템이 운전 중 지속적인 냉난방 부하가 생기더라도 냉난방 부하가 시스템 확장 없이도 해결하게 된다.
When the outlet valve 10 is opened under the control of the control unit 13, the flow rate of the groundwater returned to the borehole 1 is reduced so that the groundwater of the shortage is supplied from the aquifer having a constant temperature outside the borehole through the borehole of the borehole. As a result, the water temperature of the entire groundwater stored in the borehole is lowered or raised according to the season. Therefore, the groundwater temperature stored in the borehole and borehole storage pipe is reduced or elevated due to the inflow of groundwater stored in the new aquifer. Will be solved.

상기에서 주입관(11)을 시추공(1)에 환수시 저장관 밖의 시추공에 공급하도록 구성하여 열교환된 지하수와 새로 지열열펌프로 공급되어 열교환하기 위한 지하수간의 열교환을 막도록 구성한다.
The injection pipe 11 is configured to supply the borehole 1 to the borehole outside the storage tube when the water is returned to the borehole 1 to prevent heat exchange between the groundwater exchanged with the groundwater and the groundwater for heat exchange.

상기 수위계를 구비한 심정펌프(3)는 심정펌프의 위치와 지하수 수위를 함께 파악하기 위해 일체화한 것으로, 꼭 함께 있어야 하는 것은 아니고 필요에 따라 독립적인 장치로 구성해도 된다.
The cardiac well pump 3 provided with the water level meter is integrated to grasp the position of the cardiac well pump and the groundwater level together.

상기 제어부는 심정펌프(3), 지열열펌프(7), 유출밸브(10), 환수밸브(12)와 회로연결되어 작동 및 개폐를 제어하도록 구성된다.
The control unit is connected to the heart pump (3), geothermal heat pump (7), outlet valve 10, return valve 12 is configured to control the operation and opening and closing.

도 2는 본 발명에 따른 지중열교환기 심정펌프 및 지하수 유출 동시 제어방법에 따른 순서도이다. 도시된 본 발명의 제어흐름은 도 1에 도시된 지중열교환기 시스템 구성을 구비한 상태에서의 제어방법이다. 이하 언급된 구성요소의 명칭은 도 1에 따른 구성요소의 명칭을 따른다. 이하 본 발명의 제어흐름을 개략적으로 설명한다. Figure 2 is a flow chart according to the underground heat exchanger heart pump and groundwater outflow simultaneous control method according to the present invention. The control flow of the present invention shown is a control method with the underground heat exchanger system configuration shown in FIG. The names of the components mentioned below follow the names of the components according to FIG. 1. Hereinafter, the control flow of the present invention will be described schematically.

우선 본 발명은 냉난방 부하시 제어부가 심정펌프 선택 및 구동 개수를 결정하여 적정 심정펌프수가 구동된다. First, in the present invention, when the heating and cooling load, the controller determines the selection of the heart pump and the number of driving so that the appropriate number of heart pumps is driven.

이후 지열열펌프 운영에 따른 지하수온 변화가 지속되면 지하수가 기준온도에 있으면 지속적인 적정 개수의 심정펌프가 구동된다. 기준온도를 벗어날 경우 여분의 심정펌프를 선택할 수 있으면 추가심정펌프를 선택하고 그렇지 않으면 지중열교환기의 지하수를 유출시킨다. 지중열교환기의 지하수를 일정량 유출시키면 시추공 내로 외부지하수가 유입되어 일반적으로 지중열교환기공내 지하수가 기준온도로 회복된다. After that, if the groundwater temperature change continues due to the operation of the geothermal heat pump, if the groundwater is at the reference temperature, a constant number of heart pumps are driven. If it is out of the reference temperature, an additional heart pump can be selected if an extra heart pump can be selected, otherwise the groundwater of the underground heat exchanger is discharged. If a certain amount of groundwater in the ground heat exchanger is leaked, external groundwater flows into the borehole, and the groundwater in the ground heat exchanger is generally restored to the reference temperature.

그러나 지하수 유출후 적정수위 범위를 벗어날 경우에는 지하수의 유출량을 감소시켜 기준온도와 적정수위의 범위로 회복하도록 한다. 그리고 적정수위에서 기준온도를 만족시킬 경우 지하수 유출량을 고정시킨다. However, if the water level is out of the proper level after the groundwater outflow, the groundwater outflow is reduced to restore the standard temperature and the proper level. And if the reference temperature is satisfied at the appropriate level, the groundwater outflow is fixed.

만약 기준온도를 만족시키지 않으면 지하수 유출량을 늘여 적정 온도범위와 수위를 맞추고 이것들이 만족되지 않으면 지하수 유출량을 감소시켜 적정온도와 기준온도를 유지하는 흐름을 가진다.
If the reference temperature is not satisfied, the groundwater outflow is increased to meet the proper temperature range and level. If these are not satisfied, the groundwater outflow is reduced to maintain the proper temperature and the reference temperature.

이하 도 1에 도시된 구성 및 도면 부호를 참조하여 도 2의 순서도를 이하 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the flowchart of FIG. 2 will be described in detail with reference to the configuration and reference numerals shown in FIG. 1.

구체적인 본 발명의 제어흐름은 냉난방 부하가 발생시 부하에 따라 도 1에 따른 제어부(1)는 구비된 다수개의 심정펌프 중 어느 하나 이상의 심정펌프 선택 및 구동개수를 결정하는 제 1 단계(S101)를 가진다.
In detail, the control flow of the present invention has a first step (S101) in which the control unit 1 according to FIG. 1 determines the selection of one or more of the heart pumps and the number of driving according to the load when a heating and cooling load is generated. .

상기 제 1 단계(S101)후 결정된 적정 개수의 심정펌프(3)를 구동하는 제 2 단계(S102)를 가진다.
It has a second step (S102) for driving the appropriate number of cardiac pumps (3) determined after the first step (S101).

상기 제 2 단계(S102)후, 도 1에 도시된 지열열펌프(7) 운영에 따른 지하수온 변화가 지속될 경우 시추공내 지하수 온도가 기준온도범위에 있는지를 판단하여 기준온도에 있으면 제 2 단계(S102)로 되돌리고, 기준온도를 벗어날 경우 여분의 추가 심정펌프가 있는지 여부를 판단하는 제 4 단계(S104)로 가도록 판단하는 제 3 단계(S103)를 가진다.
After the second step (S102), if the groundwater temperature change according to the operation of the geothermal heat pump (7) shown in Figure 1 continues to determine whether the groundwater temperature in the borehole is in the reference temperature range and the second step ( Returning to S102 and having a third step (S103) of determining to go to the fourth step (S104) of determining whether there is an extra additional heart pump when it is out of the reference temperature.

상기 제 3 단계(S103)후 기준온도범위를 벗어날 경우 여분의 추가 심정펌프 유무를 판단하여 추가 심정펌프가 있으면 추가펌프를 구동하는 제 5 단계(S105)로 가도록 하고, 없으면 유출밸브를 통해 지하수를 유출시켜 시추공 내로 외부지하수가 유입되어 시추공내 지하수온도를 기준온도로 회복시키는 제 6 단계(S106)로 가도록 판단하는 제 4 단계(S104)를 가진다.
If it is out of the reference temperature range after the third step (S103), it is determined whether there is an additional additional heart pump, and if there is an additional heart pump, the flow goes to the fifth step (S105) of driving the additional pump, and if there is no ground water through the outlet valve. It has a fourth step (S104) is determined to go to the sixth step (S106) for outflow and the external ground water flows into the borehole to restore the groundwater temperature in the borehole to the reference temperature.

상기 제 4 단계(S104) 후 선택할 심정펌프가 있으면 추가 심정펌프를 선택하여 구동하는 단계(S105)를 가진다.
If there is a cardiac pump to be selected after the fourth step (S104), a step of selecting and driving an additional cardiac pump is provided (S105).

상기 제 4 단계(S104) 후 선택할 추가 펌프가 없으면 도 1에 도시된 유출밸브(10)를 개방하여 지중열교환기를 구성하는 지열열펌프(7)로부터 환수중인 지하수를 유출시키는 제 6 단계(S106)를 가진다.
If there is no additional pump to select after the fourth step (S104) to open the outlet valve 10 shown in Figure 1 the sixth step (S106) to discharge the ground water being recovered from the geothermal heat pump (7) constituting the underground heat exchanger Has

상기 제 5 단계(S105) 후, 지하수 수온이 기준온도범위인지 여부를 판단하여 기준온도범위 이내면 상기 제 2단계(S102)로 되돌아 가도록 하고, 기준온도범위를 벗어나면 추가 심정펌프가 있는지 판단하는 제 8 단계(S108)로 가도록 하는 제 7 단계(S107)를 가진다.
After the fifth step (S105), it is determined whether or not the ground water temperature is a reference temperature range to return to the second step (S102) if within the reference temperature range, and if there is an additional cardiac pump is out of the reference temperature range And a seventh step S107 to go to the eighth step S108.

상기 제 7 단계(S107) 후, 기준온도범위를 벗어날 경우 여분의 추가 심정펌프 유무를 판단하여 추가 심정펌프가 있으면 상기 제 1 단계(S101)로 되돌아 가도록 하고, 없으면 지하수를 유출시키는 제 6 단계(S106)로 가도록 하는 제 8 단계(S108)를 가진다.
After the seventh step (S107), if it is out of the reference temperature range, it is determined whether there is an additional additional heart pump, if there is an additional heart pump to return to the first step (S101), if not the sixth step (flow of groundwater) And an eighth step S108 to go to S106.

상기 제 6 단계(S106)후, 유출밸브(10)를 통해 지하수가 일정량 유출됨에 따라 대수층으로부터 시추공 내로 유입되는 외부지하수의 수위를 도 1에 따른 심정펌프에 구비된 수위계를 통해 측정하여 적정수위 여부를 판단하여 적정수일일 경우 지하수 기준온도범위인지를 판단하는 제 10 단계(S110)로 가도록 하고, 적정수위가 아닐 경우 지하수유출량을 감소시키는 제 11 단계(S111)로 가도록 하는 제 9 단계(S109)를 가진다.After the sixth step (S106), as the groundwater flows out through the outlet valve 10, the level of the external groundwater flowing into the borehole from the aquifer is measured through the water gauge provided in the cardiac well pump according to FIG. If it is determined that the appropriate water level to go to the tenth step (S110) to determine whether the groundwater reference temperature range, and if the appropriate level is not the ninth step (S111) to go to the eleventh step (S111) to reduce the amount of groundwater outflow Has

상기 제 9 단계(S109)후 적정수위일 경우에는 시추공내 지하수 온도가 기준온도범위인지를 판단하여, 기준온도범위에 있으면 지하수유출량을 고정하는 제 12 단계(S112)로 가도록 하고, 기준온도범위를 벗어날 경우 지하수 유출량을 증가시키는 제 13 단계(S113)로 가도록 하는 제 10단계(S110)를 가진다.
If the water level is appropriate after the ninth step (S109), it is determined whether the groundwater temperature in the borehole is a reference temperature range, and if the reference temperature range is within the twelfth step (S112) to fix the groundwater discharge amount, the reference temperature range In case of departure, it has a tenth step (S110) to go to the thirteenth step (S113) to increase the groundwater outflow.

상기 제 10단계(S110) 후 기준온도를 벗어나면 지하수의 유출량을 증가시키는 제 13 단계(S113)를 가진다.After the tenth step (S110), if the reference temperature is out of the thirteenth step (S113), the flow rate of groundwater is increased.

상기 제 13단계(S113) 후 시추공내 지하수가 적정수위인지와 기준온도 범위인지를 판단하여 적정수위 및 기준온도범위에 있으면 지하수유출량을 고정하는 제 15 단계(S115)로 가도록 하고, 적정수위 및 기준온도범위를 벗어나면 지하수유출량을 감소시키는 제 11 단계(S111)로 되돌리는 제 14 단계(S114)를 가진다.
After the thirteenth step (S113), it is determined whether the groundwater in the borehole is an appropriate water level and a reference temperature range, and if the proper water level and the reference temperature range are set, the process proceeds to the fifteenth step (S115) for fixing the groundwater discharge amount. If it is out of the temperature range has a fourteenth step (S114) to return to the eleventh step (S111) to reduce the groundwater outflow amount.

상기 제 14 단계 (S114) 후 적정수위 및 기준온도범위를 벗어나면 지하수유출량을 고정하는 제 15 단계(S115)를 가진다.
After the fourteenth step (S114) has a fifteenth step (S115) for fixing the groundwater outflow amount outside the appropriate water level and the reference temperature range.

상기 제 9 단계(S109)후 적정수위가 아니면 도 1에 도시된 유출밸브(10)를 통한 지하수 유출을 감소시키는 제 11 단계(S111)를 가진다.
After the ninth step (S109) has an eleventh step (S111) for reducing the groundwater outflow through the outlet valve 10 shown in FIG.

상기 제 11 단계(S111) 후 시추공내 지하수가 적정수위인지 기준온도 범위인지를 판단하여 적정수위 및 기준온도범위에 있으면 지하수 유출량을 고정하는 제 17 단계(S117)로 가도록 하고, 적정수위 및 기준온도범위를 벗어나면 지하수 유출을 중지하는 제 18 단계(S118)로 가도록 하는 제 16 단계(S116)를 가진다.
After the eleventh step (S111), it is determined whether the groundwater in the borehole is in the proper water level or the reference temperature range, and if the water level is in the proper water level and the reference temperature range, the flow goes to the seventeenth step (S117) to fix the groundwater outflow amount. If out of the range has a sixteenth step (S116) to go to the eighteenth step (S118) to stop the groundwater outflow.

상기 제 16 단계(S116) 후 적정수위 및 기준온도범위에 있으면 지하수 유출량을 고정하는 제 17 단계(S117)를 거친다.
After the sixteenth step (S116), if the proper water level and the reference temperature range is in the 17th step (S117) for fixing the groundwater outflow amount.

상기 제 16 단계(S116) 후 적정수위 및 기준온도범위를 벗어나면 지하수 유출량을 중지하는 제 18 단계(S118)를 거친다.After the sixteenth step (S116) is out of the appropriate water level and the reference temperature range and goes through the eighteenth step (S118) to stop the groundwater outflow.

상기 제 18 단계(S118) 후 지열열펌프를 제어하는 제 19 단계(S119)를 거친다. 역기서 지열열펌프를 제어한다는 것은 열펌프를 중단시킨다는 것이다.After the eighteenth step S118, the nineteenth step S119 of controlling the geothermal heat pump is performed. Controlling the geothermal heat pump in countermeasures means stopping the heat pump.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
The present invention is not limited to the above-described specific preferred embodiments, and various modifications can be made by any person having ordinary skill in the art without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Of course, such changes will fall within the scope of the claims.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
(1) : 시추공 (2) : 저장관
(3) : 심정펌프 (4) : 배출관
(5) : 공급관 (6) : 공급지관
(7) : 지열열펌프 (8) : 환수지관
(9) : 환수관 (10) : 유출밸브
(11) : 주입관 (12) : 환수밸브
(13) : 제어부<Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
(1): borehole (2): reservoir
(3): heart pump (4): discharge pipe
(5) Supply pipes (6) Supply pipes
(7): geothermal heat pump (8): return pipe
(9): return pipe (10): outlet valve
(11): Inlet tube (12): Return valve
(13): control unit

Claims (7)

지중열교환기의 냉난방 부하 발생시 다수개의 심정펌프 중 어느 하나 이상의 심정펌프 선택 및 구동개수를 결정하는 제 1 단계와;
결정된 적정 개수의 심정펌프를 구동하는 제 2 단계와;
시추공내 지하수 온도가 기준온도범위에 있는지를 판단하는 제 3 단계와;
시추공내 지하수 온도가 기준온도를 벗어날 경우 여분의 추가 심정펌프가 있는지 여부를 판단하는 제 4 단계와;
추가 심정펌프가 있으면 추가펌프를 구동하는 제 5 단계와;
추가 심정펌프가 없으면 유출밸브를 개방하여 지하수를 유출시켜 시추공 내로 외부 지하수가 유입되도록하여 지하수온도를 기준온도로 회복시키는 제 6 단계;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 지중열교환기용 지하수 유출 제어방법.
A first step of determining at least one of the plurality of cardiac pumps and the number of driving when a cooling / heating load of the underground heat exchanger is generated;
A second step of driving the determined appropriate number of cardiac pumps;
A third step of determining whether the groundwater temperature in the borehole is within a reference temperature range;
A fourth step of determining whether there is an extra additional heart pump when the groundwater temperature in the borehole is out of the reference temperature;
A fifth step of driving the additional pump if there is an additional cardiac pump;
If there is no additional cardiac pump, the groundwater outflow control method for a ground heat exchanger comprising a; sixth step of recovering the groundwater temperature to the reference temperature by opening the outlet valve to drain the groundwater to flow out the groundwater into the borehole.
청구항 1에 있어서,
상기 유출밸브는 지열열펌프로부터 시추공으로 지하수를 환수되는 환수관의 어느 일지점에 설치된 것을 특징으로 하는 지중열교환기용 지하수 유출 제어방법.
The method according to claim 1,
The outlet valve is groundwater outflow control method for underground heat exchanger, characterized in that installed at any point of the return pipe for returning the groundwater to the borehole from the geothermal heat pump.
청구항 1에 있어서,
상기 제 5 단계 후,
지하수 수온이 기준온도범위인지 여부를 판단하여 기준온도범위 이내면 상기 제 2단계로 되돌아가도록 하고, 기준온도범위를 벗어나면 추가 심정펌프가 있는지 판단하는 제 8 단계로 가도록 하는 제 7 단계와;
기준온도범위를 벗어날 경우 여분의 추가 심정펌프 유무를 판단하여 추가 심정펌프가 있으면 상기 제 1 단계로 되돌아가도록 하고, 없으면 지하수를 유출시키는 제 6 단계로 가도록 하는 제 8 단계를 더 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 지중열교환기용 지하수 유출 제어방법.
The method according to claim 1,
After the fifth step,
A seventh step of determining whether the groundwater temperature is within the reference temperature range to return to the second step if the groundwater temperature is within the reference temperature range, and to go to the eighth step of determining whether there is an additional cardiac pump if the groundwater temperature is out of the reference temperature range;
If it is out of the reference temperature range it is determined by the presence of the additional additional cardiac pump and if there is an additional cardiac pump to return to the first step, if not, further comprises an eighth step to go to the sixth step of the groundwater outflow Groundwater outflow control method for underground heat exchanger.
청구항 1에 있어서,
상기 제 6 단계후,
유출밸브를 통해 지하수가 일정량 유출시 시추공 내로 유입되는 외부지하수의 수위가 적정수위인지 여부를 판단하는 제 9 단계와;
적정수일일 경우 지하수 기준온도범위인지를 판단하는 제 10 단계와;
적정수위가 아닐 경우 지하수유출량을 감소시키는 제 11 단계;를 더 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 지중열교환기용 지하수 유출 제어방법.
The method according to claim 1,
After the sixth step,
A ninth step of determining whether the level of the external ground water flowing into the borehole when the groundwater is discharged through the outlet valve is an appropriate level;
A tenth step of determining whether the groundwater is a reference temperature range in the case of proper water;
The groundwater outflow control method of the ground heat exchanger, characterized in that further comprising; an eleventh step of reducing the groundwater outflow if not the appropriate level.
청구항 4에 있어서,
상기 제 10단계후,
기준온도범위에 있으면 지하수유출량을 고정하는 제 12 단계와;
기준온도범위를 벗어날 경우 지하수 유출량을 증가시키는 제 13 단계;를 더 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 지중열교환기용 지하수 유출 제어방법.
The method according to claim 4,
After the tenth step,
A twelfth step of fixing the groundwater outflow if it is within a reference temperature range;
And a thirteenth step of increasing groundwater outflow if outside the reference temperature range.
청구항 5에 있어서,
상기 제 13단계 후,
시추공내 지하수가 적정수위인지와 기준온도 범위인지를 판단하여 적정수위 및 기준온도범위에 있으면 지하수유출량을 고정하는 제 15 단계로 가도록 하고, 적정수위 및 기준온도범위를 벗어나면 지하수유출량을 감소시키는 제 11 단계로 되돌리는 제 14 단계;를 더 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 지중열교환기용 지하수 유출 제어방법.
The method according to claim 5,
After the thirteenth step,
Determine whether the groundwater in the borehole is the proper water level and the reference temperature range, and if it is within the proper water level and the standard temperature range, go to the fifteenth step to fix the groundwater outflow. Groundwater outflow control method for underground heat exchanger, characterized in that it comprises a further; the fourteenth step to return to step 11.
청구항 4에 있어서,
상기 제 11 단계 후,
시추공내 지하수가 적정수위 및 기준온도범위인지를 판단하는 제 16 단계와;
적정수위 및 기준온도범위에 있으면 지하수 유출량을 고정하는 제 17 단계와;
적정수위 및 기준온도범위를 벗어나면 지하수 유출을 중지하는 제 18 단계;와;
상기 제 18 단계 후, 지열열펌프를 제어하는 제 19 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지중열교환기용 지하수 유출 제어방법.















The method according to claim 4,
After the eleventh step,
A sixteenth step of determining whether the groundwater in the borehole is in an appropriate water level and a reference temperature range;
A seventeenth step of fixing the groundwater outflow if in the proper water level and the reference temperature range;
18th step of stopping the groundwater outflow when out of the proper water level and the reference temperature range; And;
After the eighteenth step, the groundwater outflow control method for a ground heat exchanger further comprises a; nineteenth step of controlling the geothermal heat pump.















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