KR101569316B1 - The standing column well type geothermal system with breakdown protection device for deep well pump - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a standing column well geothermal system and, more specifically, relates to a standing column well geothermal system which stops a deep well pump when an amount of underground water supplied in real-time is less than a certain rate of a preset value in a control panel by attaching an automatic constant flow valve and an automatic control valve to a water exchange pipe where underground water circulates, and installing a flowmeter in a supply pipe; and reduces costs for the equipment of a cooling tower and reduces operation energy by additionally installing a cooling water heat exchanger which replaces a closed cooling tower of an ordinary freezer in a brine circulation pipe where a geothermal heat pump exchanges underground water through heat.

Description

심정펌프의 소손 보호장치가 구비된 개방형 지열설비 {The standing column well type geothermal system with breakdown protection device for deep well pump}BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention [0001] The present invention relates to an open type geothermal system equipped with an anti-

본 발명은 개방형 지열설비에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지하수가 순환하는 환수배관에는 자동정유량밸브와 자동제어밸브를 부착하고 공급배관에는 유량계를 설치하여 지하수의 실시간 공급 유량이 제어반에 미리 설정된 수치의 일정 비율 이하로 저하될 경우 심정펌프를 정지시켜 소손에 이르지 않도록 하고, 지하수와 지열히트펌프가 열교환하는 브라인 순환배관에는 일반 냉동기의 밀폐형 냉각탑 기능을 대체할 수 있는 냉각수 열교환기를 추가로 설치하여 냉각탑 시설비와 운전 에너지를 절감할 수 있는 개방형 지열설비에 관한 것이다.The present invention relates to an open geothermal plant, and more particularly, to an open geothermal plant, and more particularly, to an automatic geothermal plant having an automatic constant flow valve and an automatic control valve attached to a circulating return pipe, A cooling water heat exchanger which can replace the function of a closed cooling tower of a general refrigerator is additionally installed in the brine circulation pipe where the groundwater and the geothermal heat pump are heat exchanged, And an open geothermal plant capable of reducing facility cost and driving energy.

개방형 지열설비는 지중에 설치된 심정펌프를 이용해 지하수를 지상으로 양수하여 지열히트펌프가 운전될 때 발생하는 응축열이나 증발열을 흡수한 뒤 다시 지중의 심정으로 환수시키는 설비로서, 지하수를 직접 순환시켜 지중열을 활용하기 때문에 다른 방식의 지열설비보다 운전 효율이 좋은 것으로 평가받고 있다.The open geothermal facility pumps the ground water to the ground by using the groundwater pump installed in the ground, absorbs the heat of condensation or evaporation that occurs when the geothermal heat pump is operated, and then returns the ground water to the heart. It is evaluated that the operation efficiency is better than other types of geothermal equipment.

근래에는 개방형 지열설비에 대한 신뢰도가 예전보다 좋아져서 그 용량도 점차 대용량화되고 있는데, 그로 인하여 1대의 지열히트펌프와 다수의 지열 심정펌프들을 하나의 시스템으로 연결하여 사용하는 사례가 많다. 이럴 경우 하나의 메인배관이나 분배헤더에 연결된 각 심정들의 지하수 순환배관들 사이에 유량 불균형 문제가 발생하기도 하는데, 그로 인하여 일부 심정에서는 물 넘침이나 수위가 저하되는 현상이 종종 발생한다.In recent years, reliability of open geothermal plants has been improved, and capacity of the geothermal plants has been gradually increasing. Therefore, there are many cases where one geothermal heat pump and a plurality of geothermal heat pumps are connected to one system. In this case, there is a problem of flow unbalance between groundwater circulation pipes of one main pipe or each of the heartbeats connected to the distribution header. Therefore, in some cases, water overflow or water level is often lowered.

심정의 지하수 수위가 심정펌프의 설치 심도보다도 낮게 저하될 때에는 심정펌프가 공회전하게 되어 소손을 피할 수 없는데, 이를 예방하기 위하여 심정 내부에 수위센서를 설치하거나, 공급배관 또는 환수배관에 밸브를 설치하여 유량을 조절하는 방안, 또는 각 심정들의 상부를 지중에서 하나의 오버플로 통수관으로 연결하는 방법 등이 적용되고 있다.When the groundwater level of the heart is lower than the depth of the heart pump, the heart pump is idling and can not be avoided. To prevent this, a water level sensor is installed inside the heart, or a valve is installed in the supply pipe or the return pipe A method of controlling the flow rate, or a method of connecting the upper portion of each heart to one overflow water pipe in the ground.

그러나 심정 내부에 수위센서를 설치할 경우 좁은 설치 공간 여건 때문에 거의 대부분 전극봉 방식이나 전선의 외부 피복 일부를 벗겨내 전기 접지극으로 활용하여 물의 접촉 여부에 따라서 수위를 감지하는 방식을 이용하고 있다. 이러한 전기접지식 수위센서는 심정 내부의 높은 습기와 지하수에 녹아있는 각종 성분들로 인하여 접지극의 표면이 쉽게 오염되거나 부식이 발생해 센싱 기능을 상실하여 심정펌프를 소손시키는 사례가 많았다.However, when the water level sensor is installed inside the heart, most of the electrodes are used because of the narrow installation space, and the water level is detected according to whether or not the water is contacted by peeling off the outer cover part of the electric wire and using it as an electric ground electrode. The electric groundwater level sensor has many cases that the surface of the earth electrode is easily contaminated due to the high humidity inside the heart and various components dissolved in the ground water, thereby causing the sensing function to be lost and the heart pump to be destroyed.

또한 각 심정들이 설치된 위치에 따라서 지하수 순환배관의 길이가 다르기 때문에 지하수가 배관을 순환할 때 발생하는 마찰손실도 각각 다르게 되는데, 각 심정들의 공급 도는 환수배관에 개폐밸브를 설치하여 유량을 조절하는 방식은 이와 같은 순환배관에서의 마찰손실의 차이를 개폐밸브의 개도율을 조정해 인위적으로 마찰손실을 가감해 줌으로써 전체적으로 균일해지도록 셋팅하는 방법이다. 그러나 이 방식은 여러 대의 심정펌프들 중 일부만 가동되거나 또는 심정펌프들의 가동 순서가 이전과 바뀌게 되면 배관 내의 압력이 다른 상황으로 변하게 되고, 배관 내의 압력이 변화되면 유량도 비례하여 변하게 되므로 근본적으로 유량을 제어하는데 어려움이 있다.Since the length of the groundwater circulation pipe is different according to the position where each heart is installed, the friction loss occurring when the groundwater circulates through the pipe is different from each other. The supply of each heart is controlled by a flow rate control valve Is a method of setting the difference in frictional loss in the circulating pipe such that the opening ratio of the opening / closing valve is adjusted to artificially increase or decrease the frictional loss so as to be uniform as a whole. However, in this method, when only a part of the plurality of heart pumps is operated, or when the operation order of the heart pumps is changed, the pressure in the piping changes to another state. When the pressure in the piping changes, the flow rate also changes proportionally. There is a difficulty in controlling.

마지막으로 각 심정들의 상부를 지중에서 하나의 연결배관으로 통하게 하여 물 넘침이 발생할 경우 지하수가 지면으로 올라오지 않고 지중에서 다른 심정으로 넘어가도록 유도하는 방법은 함께 연결된 심정의 숫자가 많을 때에는 심정들간의 수위를 균일하게 조정하는데 한계가 있다. 즉, 특정한 심정에서 발생된 물 넘침량이 주위의 여러 심정들을 모두 채우고 나면 정작 지하수의 환수량이 부족한 심정까지 도달하지 못하는 사례가 생길 수 있는데, 예를 들면 5개의 심정이 하나의 연결배관으로 묶여있는 상황에서 지하수 수위가 20m 이고 심정펌프가 40m 깊이에 설치되어 있다면 어떤 심정에서 물 넘침이 발생하여 주위의 다른 1~2개 심정을 오버플로 통수관 높이까지 지하수로 채우는 동안에 정작 환수량이 부족했던 특정 심정에서는 여분의 지하수가 전달되지 못해 이미 수위가 심정펌프의 설치 높이 이하로 저하되어 펌프가 소손되는 경우가 발생할 수 있다.Finally, when the upper part of each heart is connected to one connection pipe in the ground, when the water overflow occurs, the method of inducing the groundwater not to go up to the ground but to go to another heart in the ground, There is a limitation in uniformly adjusting the water level. In other words, when the amount of water overflow generated from a specific heart is filled up by all the surrounding feelings, there may be a case where the amount of ground water is not reached to the lack of heart rate. For example, five hearts are bundled with one connection pipe If the groundwater level is 20m and the heart pump is installed at a depth of 40m, the water overflow occurs in some heart and the other one or two of the surrounding heart is filled with the groundwater to the overflow water pipe height. The excess groundwater can not be delivered at the heart, and the water level may be lowered below the installation height of the heartbeat pump, so that the pump may be damaged.

심정펌프는 높은 양정을 발생시키기 위하여 외부 케이싱과 기밀성이 있는 다수의 임펠러가 적층되어 있는 복잡한 구조로 되어 있다. 그래서 비교적 짧은 시간동안의 물이 없는 공회전이나 작은 이물질이라도 임펠러 사이에 끼일 경우에는 임펠러나 베어링이 쉽게 손상될 수 있고, 심할 때에는 전동기가 소손되는 사례가 많다. 또한 개방형 지열설비는 지하수를 직접 이용하기 때문에 지하수의 수질이 악화되거나 이물질의 부유량이 많을 때에는 심정펌프의 작동에도 지장을 초래해 토출 유량을 변화시키고 심정들 사이의 유량 불균형을 심화시킬 수 있다.The heart pump has a complicated structure in which an outer casing and a plurality of airtight impellers are stacked to generate a high head. Therefore, impeller or bearing can easily be damaged when idling without water for a relatively short period of time or small foreign matter is caught between impellers, and in many cases, electric motor is damaged. In addition, since open geothermal facilities use groundwater directly, when the water quality of the groundwater is deteriorated or the amount of floatation of foreign matter is large, the operation of the heart pump may be hindered to change the discharge flow rate and increase the flow imbalance among the heart.

[문헌1] 특허, 공개번호 제10-2010-0128442호 (2010.12.08)[Patent Document 1] Patent, Publication No. 10-2010-0128442 (2010.12.08) [문헌2] 특허, 공개번호 제10-2014-0135601호 (2014.11.26)[Patent Document 2] Patent, Publication No. 10-2014-0135601 (Nov. 26, 2014) [문헌3] 실용신안, 공개번호 제20-2014-0004959호 (2014.09.15)[Patent Document 3] Utility Model, Publication No. 20-2014-0004959 (Apr. 19, 2014)

이에 본 발명은 전술한 바와 같이 종래의 기술의 문제점을 해결하기 위하여 다수의 심정들이 하나의 시스템으로 구성된 개방형 지열설비에 있어서 각 심정들의 지하수 순환 유량을 균등하게 조절하고, 만일 심정의 수위가 변동되어 저수위에 이르거나 심정펌프에 이물질 등이 끼어 작동에 장애가 발생하였을 때에는 심정펌프의 가동을 조기에 정지시켜 소손을 방지하는 장치가 구비된 지열설비를 제공하는데 목적이 있다.In order to solve the problems of the prior art as described above, the present invention has been made to solve the problems of the prior art, and it is an object of the present invention to provide an open type geothermal plant comprising a single system, And an object of the present invention is to provide a geothermal plant equipped with a device for preventing the burning of the heart pump by stopping the operation of the heart pump prematurely when the low water level is reached or when a malfunction occurs in the heart pump due to foreign matter or the like.

아울러 동절기에 일반 냉동기를 가동해 냉방운전을 해야 하는 경우에는 대부분 냉각수의 동파 문제 때문에 밀폐형 냉각탑을 사용하고 있는데, 지중열을 활용하는 지열설비를 이용하여 일반 냉동기의 밀폐형 냉각탑 기능을 대체하게 하고 지열히트펌프의 난방 운전효율도 높힐 수 있는 개방형 지열설비를 제공하는데 그 목적이 있다.In addition, when a general refrigerator is operated in the winter season, a closed cooling tower is used due to the problem of freezing of the cooling water in most cases. In the case of using the geothermal facility utilizing the geothermal heat, the function of the closed cooling tower of the general refrigerator is replaced, And to provide an open type geothermal heat pump capable of raising the efficiency of heating operation of the pump.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 지열 심정펌프의 토출측 각 공급배관에 유량계를 설치하여 심정펌프 작동 시 실시간으로 계측되는 유량이 제어반에 미리 설정된 수치보다 일정 비율 이하로 저하될 경우 제어반에서는 심정펌프의 일펠러에 이물질이 끼었거나 심정 내의 지하수 수위가 심정펌프의 설치 높이보다 낮아진 저수위 상황이 된 것으로 판단하여 심정펌프의 가동을 정지시켜 소손을 방지한다.In order to achieve the above object, in the present invention, when a flow meter is installed in each supply pipe of the discharge side of a geothermal heart pump, if the flow rate measured in real time during operation of the heart pump is lower than a preset ratio, It is judged that there is a low level in which the foreign matter is caught in the single feller of the pump or the level of the ground water in the heart is lower than the height of the heart pump, so that the operation of the heart pump is stopped to prevent burnout.

또한 각 심정의 환수배관에는 원격 자동제어밸브를 설치하여 심정펌프가 작동되는 심정의 순환배관에 설치된 자동제어밸브만 개방되도록 하고, 아울러 각 환수배관에 자동정유량밸브를 함께 설치해 항상 설정된 일정한 유량만이 각 심정으로 환수되도록 하여 심정들간의 수위가 크게 불균일해지지 않도록 제어해 줌으로서 저수위로 인한 심정펌프의 소손을 방지한다.In addition, a remote automatic control valve is installed in the return pipe of each heart, so that only the automatic control valve installed in the circulation pipe of the heart pump in which the heart pump is operated is opened, and an automatic constant flow valve is also installed in each return pipe, So that the level of the water between the hearts can be prevented from being largely non-uniform, thereby preventing burn-out of the heart pump due to the low water level.

또한 지열히트펌프가 지하수와 열교환하는 브라인 순환배관에는 일반 냉동기의 밀폐형 냉각탑 역할을 할 수 있는 냉각수 열교환기를 설치하여, 일반 냉동기가 동절기에 가동될 때 한쪽에는 일반 냉동기의 냉각수를 순환시키고 다른 한쪽에서는 지열설비의 브라인이 순환되면서 서로 열교환하도록 하여 일반 냉동기의 냉각수가 냉각될 수 있도록 한다.In addition, a cooling water heat exchanger, which can serve as a closed cooling tower of a general refrigerator, is installed in the brine circulation pipe where the geothermal heat pump exchanges heat with the ground water. When the general refrigerator is operated in winter, the cooling water of the general refrigerator is circulated to one side, The brine of the equipment is circulated and exchanges heat with each other so that the cooling water of the general refrigerator can be cooled.

이상에서와 같이 본 발명은 심정펌프가 작동하면서 공급하는 유량을 실시간 감시함으로서 심정의 지하수 수위가 저수위에 이르렀을 때 뿐만 아니라 이물질로 인하여 심정펌프의 작동에 이상이 발생하였을 때에도 조기에 심정펌프의 작동을 정지시켜 소손에 이르지 않게 할 수 있는 장점이 있다. 또한 종래와 같이 전극봉이나 전기접지 방식이 아니어서 지하수의 수질에 영향을 받지 않고 확실한 심정펌프의 제어가 가능하다.As described above, according to the present invention, since the flow rate of the heart pump is operated in real time, the flow rate of the heart pump can be controlled not only when the ground water level of the heart reaches the low water level, It is possible to stop the burning and prevent burn-out. Also, since it is not an electrode or an electric grounding system as in the prior art, it is possible to control the heartbeat pump reliably without being affected by the quality of the ground water.

또한 여러 개의 심정들이 하나의 메인배관에 연결되어 있더라도 각 환수배관을 통하여 심정으로 되돌아가는 유량이 자동정유량밸브로 인하여 균일하게 제한되기 때문에 심정에서의 물 넘침이나 저수위 현상을 예방할 수 있다.In addition, even if several heart valves are connected to one main pipe, the return flow to the heart through the return pipe is uniformly restricted by the automatic flow valve, so that flooding or low water level in the heart can be prevented.

아울러 일반 냉동기의 밀폐형 냉각탑 기능을 대체하고자 브라인 순환배관에 설치된 열교환기는 일반 냉동기의 고온의 냉각수로부터 열을 공급받아 지열설비의 지열히트펌프에 전달하기 때문에 지열 심정펌프의 가동을 최소화할 수 있고 지열히트펌프의 난방시 운전 효율을 향상시켜 소비 전력을 줄일 수 있다. 또한 일반 냉동기도 고가의 밀폐형 냉각탑 설치 비용을 절감하게 되고 동절기에 밀폐형 냉각탑을 운전하기 위하여 소요되었던 전력 비용도 전부 절감할 수 있다.In addition, the heat exchanger installed in the brine circulation pipe to replace the closed cooling tower function of the general refrigerator is supplied with the heat from the high-temperature cooling water of the general refrigerator and is transmitted to the geothermal heat pump of the geothermal facility. Therefore, the operation of the geothermal heat pump can be minimized, It is possible to reduce the power consumption by improving the operation efficiency when the pump is heated. In addition, common freezers can reduce the cost of installing expensive closed-type cooling towers and reduce the total cost of electricity required to operate closed-type cooling towers in winter.

도 1은 본 발명에 의한 개방형 지열설비의 구성도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a schematic view of an open geothermal plant according to the present invention; Fig.

본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.The present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 의한 개방형 지열설비의 구성도인데, 지중으로 약 300~600미터 깊이로 굴착되어 형성된 각 심정(19)에는 지하수를 퍼올려 지상의 지열설비로 공급하는 심정펌프(1)가 각각 설치된다. 각 심정펌프(1)가 양수한 지하수는 각 공급배관(5)과 공급헤더(7)를 통하여 메인배관(8)으로 흐르게 되고, 지하수 열교환기(2) 통과하면서 지열히트펌프(3)의 작동 시 발생된 응축열이나 증발열을 흡수한 뒤 환수헤더(9)와 환수배관(6)을 거쳐 다시 각 심정(19)으로 되돌아 가게 된다. 심정으로 되돌아간 지하수는 지하수 열교환기(2)에서 흡수하였던 응축열이나 증발열을 주위의 땅과 열교환을 하면서 본연의 온도를 회복한 뒤 다시 심정펌프(1)를 통하여 지상의 지열설비로 공급되면서 순환되는 구조이다.FIG. 1 is a view illustrating the construction of an open geothermal plant according to the present invention. The heart pump (1) for pumping groundwater and supplying it to a geothermal facility on the ground is installed in each heart 19 formed by digging it to a depth of about 300 to 600 meters. Respectively. The groundwater pumped by each heart pump 1 flows into the main piping 8 through each of the supply piping 5 and the supply header 7 and flows through the groundwater heat exchanger 2 to operate the geothermal heat pump 3 And then returns to each heart 19 via the water return header 9 and the water return pipe 6 after absorbing the generated condensation heat or evaporation heat. The groundwater returned to the heart is circulated while being supplied to the geothermal facility on the ground through the heart pump 1 after recovering the original temperature while exchanging the heat of condensation or evaporation absorbed by the groundwater heat exchanger 2 with the surrounding soil Structure.

지상의 지열히트펌프(3)에는 냉수나 온수가 공급되는 부하측 순환배관(18)이 연결되고 다른 한편에는 지하수와 열교환하기 위한 브라인 순환배관(10)이 연결된다. 이 브라인 순환배관(10)에는 부동액과 증류수를 혼합하여 만든 브라인이 들어있는데, 브라인 순환펌프(4)가 브라인을 순환시켜 지열히트펌프(3)에서 발생된 응축열이나 증발열을 흡수한 뒤 지하수 열교환기(2)에서 지하수와 열교환하면서 냉각 또는 가열되도록 한다.The ground-side geothermal heat pump 3 is connected to a load-side circulation pipe 18 to which cold water or hot water is supplied, and to the other side to a brine circulation pipe 10 for heat exchange with groundwater. The brine circulation pump 10 circulates the brine through the brine circulation pump 4 to absorb the heat of condensation or evaporation generated in the geothermal heat pump 3, (2) to be cooled or heated while exchanging heat with groundwater.

또한 상기 브라인 순환배관(10)에는 원격으로 제어되는 방향전환밸브(12)가 설치되어 있어 바이패스배관(13)을 통하여 냉각수 열교환기(11)로도 브라인이 순환될 수 있다. 냉각수 열교환기(11)에는 한쪽은 브라인 바이패스배관(13)이 연결되고 다른 한쪽에는 냉각수 순환배관(22)도 연결되어 있는데, 동절기에 일반 냉동기(20)의 운전 중에 발생하는 응축열을 흡수한 냉각수가 냉각수 순환펌프(21)를 통하여 냉각수 열교환기(11)로 공급됨으로서 브라인과 열교환하면서 냉각될 수 있도록 구성된다.The brine circulation pipe 10 is provided with a directional control valve 12 that is remotely controlled and can circulate the brine to the cooling water heat exchanger 11 through the bypass pipe 13. The cooling water heat exchanger 11 is connected to a brine bypass pipe 13 on one side and a cooling water circulation pipe 22 on the other side. Is supplied to the cooling water heat exchanger (11) through the cooling water circulation pump (21) so that it can be cooled while exchanging heat with the brine.

일반 냉동기(20)는 터보냉동기나 흡수식냉동기, 스크류냉동기 등의 냉방장비 뿐만 아니라 냉동,냉장고와 같이 응축열을 발생시키는 다양한 냉각장치들로도 구성될 수 있다. 일반적으로 동절기에 냉동기가 운전되어야 하는 경우에는 냉각수가 대기와 직접 접촉하는 개방형 냉각탑은 냉각수의 동결 문제로 인하여 적용하지 못하기 때문에, 냉각수가 대기와 차단되어 간접 열교환하는 방식의 밀폐형 냉각탑을 사용하게 된다. 그러나 밀폐형 냉각탑은 냉각수가 순환되는 냉각코일이 냉각탑 내부에 설치되어야 하고 간접 열교환하기 때문에 냉각 효율이 좋지 않아서 장비의 크기가 매우 커지게 되며 장비의 가격도 매우 비싼 편이다.The general refrigerator 20 may be configured not only as a cooling device such as a turbo refrigerator, an absorption type refrigerator, a screw refrigerator, but also various cooling devices for generating condensation heat such as a refrigerator or a refrigerator. In general, when a freezer is to be operated during the winter season, an open type cooling tower in which cooling water directly contacts the atmosphere can not be applied due to a problem of freezing of the cooling water. Therefore, the cooling water is shut off from the atmosphere and indirectly heat- . However, in the closed cooling tower, the cooling coil circulating the cooling water must be installed in the cooling tower and indirect heat exchange is performed. Therefore, the cooling efficiency is not good and the size of the equipment becomes very large and the equipment is very expensive.

이러한 점에 착안하여 동절기에도 항상 일정한 온도로 순환되는 지열설비의 브라인 배관 계통에 냉각수 열교환기(11)를 설치하여 밀폐형 냉각탑의 기능을 대체하도록 하였다. 일반 냉동기(20)가 동절기에 가동되면서 발생시키는 응축열로 인하여 보통 온도 37도 정도의 냉각수가 냉각수 열교환기(11)로 공급되고, 이 냉각수의 응축열이 냉각수 열교환기(11)를 통하여 지열설비의 브라인으로 전달될 경우 지열히트펌프(3)의 열원으로 작용하기 때문에 심정펌프(1)들의 가동 대수를 적게 할 수 있는 장점이 있다. 또한 일반 냉동기(20)도 동절기 냉방 운전을 위한 밀폐형 냉각탑 설치 비용을 대폭 절감할 수 있고, 별도의 밀폐형 냉각탑 운전 시 소요되었던 전력비용도 전량 절감할 수 있다.In view of this point, the cooling water heat exchanger 11 is installed in the brine piping system of the geothermal facility which is always circulated at a constant temperature during the winter season to replace the function of the closed cooling tower. The cooling water of an ordinary temperature of about 37 degrees is supplied to the cooling water heat exchanger 11 due to the condensation heat generated by the general refrigerator 20 operating in the winter season and the condensation heat of the cooling water is supplied to the brine The heat pump 1 functions as a heat source of the geothermal heat pump 3, so that the number of movable pumps 1 can be reduced. Also, the general freezer (20) can greatly reduce the installation cost of the closed cooling tower for the cooling operation in the winter season and can save the whole electric power cost required for the operation of the closed cooling tower.

한편, 심정펌프(1)의 공급배관(5)에는 유량계(14)가 설치되어 있는데, 유량계(14)에는 원격검침선이 연결되어 중앙의 제어반에서도 실시간으로 지하수의 급수량을 계측할 수 있다. 만일 이 유량계(14)의 검침량이 당초에 제어반에 설정되어 있던 심정펌프(1)의 정격 토출 유량보다 일정한 비율, 예를 들면 70~80% 이하로 낮아지게 되면 제어반은 해당 심정펌프(1)의 임펠러에 이물질이 끼었거나 지하수의 수위가 심정펌프(1)의 설치 높이 이하로 떨어진 저수위 상황으로 된 것으로 판단하여 즉시 심정펌프(1)의 작동을 중지시키고 경보음을 발생하도록 한다.On the other hand, the flow meter 14 is provided in the supply pipe 5 of the heart pump 1, and the remote meter reading line is connected to the flow meter 14, so that the control panel in the center can measure the water supply amount of the ground water in real time. If the meter reading amount of the flowmeter 14 is lowered to a predetermined ratio, for example, 70 to 80% or less, of the rated discharge flow rate of the heart pump 1 initially set in the control panel, It is determined that the impeller is caught in a foreign body or the water level of the groundwater is lower than the installation height of the heart pump 1, so that the operation of the heart pump 1 is immediately stopped and an alarm sound is generated.

그리고, 환수헤더(9)의 차단밸브(17) 후단에는 자동정유량밸브(15)와 자동제어밸브(16)가 설치되는데, 자동정유량밸브(15)는 내부에 설치된 스프링의 장력을 이용하여 유량조절용 디스크의 개도율이 자동으로 증감되면서 항상 설정된 유량만이 통과하도록 제작된 밸브이다. 자동정유량밸브(15)의 유량 설정은 심정펌프(1)의 현장 설치 후 시운전을 통하여 확인된 정격 토출 유량으로 설정하면 된다. 자동제어밸브(16)는 개폐밸브의 축에 구동장치가 부착되어 있어 제어반의 원격 신호에 따라 개폐 조절이 가능한 밸브이다. 자동제어밸브(16)는 환수배관(6)이 연결된 해당 심정의 심정펌프(1)가 가동되면 개방되고, 해당 심정의 심정펌프(1)가 정지하면 닫히도록 원격으로 제어된다.An automatic constant flow valve 15 and an automatic control valve 16 are provided at a rear end of the shutoff valve 17 of the water return header 9. The automatic constant flow valve 15 uses the tension of the spring It is a valve manufactured so that the opening rate of the flow control disk is automatically increased or decreased, and only the set flow rate is always passed. The flow rate setting of the automatic constant flow valve (15) may be set to the rated discharge flow rate that is confirmed through trial operation after the field pump (1) is installed. The automatic control valve 16 is a valve having a driving device attached to the shaft of the opening / closing valve and capable of opening and closing according to a remote signal of the control panel. The automatic control valve 16 is opened when the heart pump 1 of the heart pump connected to the return pipe 6 is activated and is remotely controlled to be closed when the heart pump 1 of the heart pump is stopped.

제어반에서는 지열히트펌프(3)를 가동하기 위하여 먼저 브라인 순환펌프(4)를 가동하게 되는데, 이와 동시에 지하수 환수배관(6)의 자동제어밸브(16)에도 필요한 수량만큼 밀폐 상태에서 개방되도록 원격 제어신호를 각각 전송한다. 원격 신호에 의해 자동제어밸브(16)가 개방되었다는 상태 확인 신호가 제어반에 입력되면 제어반은 해당 심정의 심정펌프(1)가 가동되도록 운전 신호를 전송한다. 이렇게 하면 각 지열 심정 중 심정펌프(1)가 가동되고 있는 심정의 자동제어밸브(16)만 개방되고 자동정유량밸브(15)에 의하여 심정펌프(1)의 정격 토출 유량만큼의 지하수가 다시 해당 심정으로 되돌아 가게 되므로, 각 심정간의 지하수 유량 바란싱이 맞지 않는다던지, 또는 심정펌프(1)가 공급한 지하수 유량보다 적거나 많은 양의 지하수가 환수됨으로서 발생하였던 물 넘침이나 저수위 현상을 근본적으로 예방할 수 있다.The control panel first operates the brine circulation pump 4 to operate the geothermal heat pump 3. At the same time, the control valve 16 is controlled by the remote control Respectively. When a state confirmation signal indicating that the automatic control valve 16 is opened by a remote signal is input to the control panel, the control panel transmits an operation signal so that the heart pump 1 of the heart valve is activated. In this case, only the automatic control valve 16 of the heart valve in which the heart pump 1 is running is opened, and the ground water corresponding to the rated discharge flow rate of the heart pump 1 is again supplied by the automatic constant flow valve 15 It is possible to fundamentally prevent water overflow or low water level which is caused by the fact that the underground water flow rate balance between each heart is not matched or the underground water which is smaller or larger than the ground water flow supplied by the heart pump (1) have.

1: 심정펌프 2 : 지하수 열교환기
3 : 지열히트펌프 4 : 브라인 순환펌프
5 : 공급배관 6 : 환수배관
7 : 공급헤더 8 : 메인배관
9 : 환수헤더 10 : 브라인 순환배관
11 : 냉각수 열교환기 12 : 방향전환밸브
13 : 바이패스배관 14 : 유량계
15 : 자동정유량밸브 16 : 자동제어밸브
17 : 차단밸브 18 : 부하측 순환배관
19 : 심정 20 : 일반 냉동기
21 : 냉각수 순환펌프 22 : 냉각수 순환배관1: heart pump 2: ground water heat exchanger
3: Geothermal heat pump 4: Brine circulation pump
5: supply pipe 6: return pipe
7: Supply header 8: Main piping
9: Conversion header 10: Brine circulation piping
11: Cooling water heat exchanger 12: Direction switching valve
13: Bypass piping 14: Flow meter
15: Automatic constant flow valve 16: Automatic control valve
17: shutoff valve 18: circulation piping on the load side
19: heart 20: general freezer
21: cooling water circulation pump 22: cooling water circulation pipe

Claims (2)

지하수를 직접 양수하여 사용하는 개방형 지열설비에 있어서,
각 심정펌프(1)의 공급배관(5)에는 원격으로 검침되는 유량계(14)가 설치되고, 각 심정(19)들의 환수배관(6)에는 통과 유량을 제한하는 자동정유량밸브(15)와 원격으로 제어되는 자동제어밸브(16)가 설치되어 있으며,
지열히트펌프(3)의 브라인 순환배관(10)과 심정의 지하수 메인배관(8) 사이에는 상호 열교환할 수 있는 지하수 열교환기(2)가 설치되어 있는데,
각 심정펌프(1)가 작동될 때에만 해당 심정의 환수배관(6)에 설치된 자동제어밸브(16)가 개방되고 자동정유량밸브(15)는 미리 설정한 유량만을 해당 심정(19)으로 환수되게 함으로서 각 심정들간의 환수 유량의 바란싱이 맞지 않아 발생하던 물 넘침이나 저수위 현상을 예방하게 하고,
각 공급배관(5)에 설치된 유량계(14)의 실시간 검침량이 당초 제어반에 설정된 심정펌프(1)의 정격 토출 유량과 비교하여 일정한 비율 이하로 저하되면 즉시 심정펌프(1)의 작동을 중지시킴으로서 심정펌프(1)의 소손을 조기에 예방할 수 있는 개방형 지열설비.
In an open geothermal plant using groundwater directly pumped,
A flow meter 14 which is remotely inspected is provided in the supply pipe 5 of each heart valve pump 1. An automatic constant flow valve 15 for limiting the flow rate of the flow is provided in the return pipe 6 of each heart valve 19 A remotely controlled automatic control valve 16 is provided,
An underground water heat exchanger (2) capable of mutual heat exchange is installed between the brine circulation pipe (10) of the geothermal heat pump (3) and the underground water main pipe (8)
The automatic control valve 16 provided in the return pipe 6 of the heart valve is opened only when each heart valve pump 1 is operated and the automatic flow valve 15 returns to the heart valve 19 only the preset flow rate, This prevents water overflow or low water level phenomenon that occurs due to the inability of balancing the flow rate of the return water between the respective hearts,
When the real time meter reading amount of the flow meter 14 provided in each supply pipe 5 is lower than a predetermined ratio in comparison with the rated discharge flow rate of the heart pump 1 set in the control panel in the beginning, the heart pump 1 is immediately stopped, An open type geothermal plant that can prevent the pump (1) from burning out early.
청구항 1에 있어서,
지열히트펌프(3)의 브라인 순환배관(10)에는 방향전환밸브(12)와 바이패스배관(13), 냉각수 열교환기(11)가 설치되는데, 냉각수 열교환기(11)의 한쪽에는 브라인 바이패스배관(13)이 연결되고 다른 한쪽에는 일반 냉동기(20)의 냉각수 순환배관(22)이 연결되며,
동절기에 일반 냉동기(20)가 가동될 때에 냉각수 열교환기(11)에서는 지열히트펌프(3)의 브라인과 일반 냉동기(20)의 냉각수가 상호 열교환하게 됨으로서 지열히트펌프(3)의 운전을 위한 심정펌프(1)들의 가동 대수를 줄일 수 있고, 일반 냉동기(20)도 별도의 밀폐형 냉각탑이 없어도 냉방 운전이 가능하도록 구성된 개방형 지열설비.
The method according to claim 1,
A directional valve 12, a bypass pipe 13 and a cooling water heat exchanger 11 are installed in the brine circulation pipe 10 of the geothermal heat pump 3. A brine bypass The cooling water circulation pipe 22 of the general refrigerator 20 is connected to the other side of the pipe 13,
When the general refrigerator 20 is operated in the winter season, the brine of the geothermal heat pump 3 and the cooling water of the general refrigerator 20 heat-exchange each other in the cooling water heat exchanger 11 so that the heat of the geothermal heat pump 3 It is possible to reduce the number of pumps of the pumps 1 and the general refrigerator 20 to be able to perform the cooling operation even without a separate closed cooling tower.
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