KR101801775B1 - Geothermal ground heat exchanger system and method for controlling thereof - Google Patents

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안근묵
홍성술
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주식회사 지지케이
안근묵
홍성술
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Abstract

The present invention relates to an underground heat-exchanging system and a control method thereof. The purpose of the present invention is to provide an underground heat-exchanging system capable of controlling a discharge amount of underground water based on an inner load, allowing circulation water and underground water to be recovered in a temperature range by controlling a supply amount of circulation water heat-exchanged while controlling a heat-exchange temperature difference of a heat pump depending on a temperature of the supplied underground water, and continuously operating an underground heat-exchanger at a predetermined efficiency, and a control method thereof. The underground heat exchanging system comprises: a control board performing a step of controlling a discharge amount of underground water required to operate a heat pump according to a load condition, and a step of controlling a supply amount of circulation water heat-exchanged with a heat pump and a heat-exchange temperature difference (T) of the heat pump depending on a temperature of underground heat in a terrestrial heat hole by controlling the heat pump, a circulation water heat-exchanging unit, and the underground heat-exchanger.

Description

지중 열교환 시스템 및 그 제어 방법{Geothermal ground heat exchanger system and method for controlling thereof}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a geothermal heat exchanger system and method for controlling the same,

본 발명은 지중 열교환 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 자세하게는 실내 부하 및 지중열의 온도에 따라 지하수 양수량과 순환수 공급량의 가변 제어하여 지중 열교환 시스템이 지속적으로 일정한 효율로 운전되도록 제어하는 방법과, 이러한 운전 제어 과정에서 얻어지는 지하수 수위 정보를 이용하여 지진 등의 자연재해 예측 정보를 도출하고, 지열공을 통한 지중열과의 온도교환 과정에서 얻어지는 유량 및 온도정보를 이용하여 실제 지열에서 얻어지는 열량과 COP 정보를 산출할 수 있는 시스템 및 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an underground heat exchange system and a control method thereof, and more particularly, to a method for controlling an underground water heat exchange system so that the underground water discharge amount and a circulating water supply amount are variably controlled according to an indoor load and a temperature of an underground heat, Using the groundwater level information obtained from the operation control process, the natural disaster prediction information such as an earthquake is derived, and the calorific value and the COP information obtained from the actual geothermal heat using the flow rate and temperature information obtained in the temperature exchange process with the geothermal heat through the geothermal hole To a system and a control method.

석유, 석탄 및 원자력과 같은 화석 연료의 고갈 문제와 환경오염 문제를 해결하고자 최근에는 태양열, 지열, 풍력, 조력, 파력과 같은 친환경에너지의 연구 개발이 활발히 이루어지고 있다.In recent years, research and development of eco-friendly energy such as solar heat, geothermal energy, wind power, tidal power and wave power have been actively resolved in order to solve problems of depletion of fossil fuels such as petroleum, coal and nuclear power and environmental pollution problem.

이러한 친환경 에너지 중 지열을 이용한 지중 열교환 시스템은 기후조건이나 계절의 변화에 관계없이 냉ㆍ난방용으로 일정하게 이용할 수 있는 땅속 열원을 이용하는 것으로, 열원을 가진 일정 깊이 이상의 땅속 지하수와 에너지 효율이 높은 히트펌프간의 열교환을 통한 건물의 냉난방 에너지로 사용하는 시스템이다.Among these eco-friendly energies, the ground-based heat exchange system using geothermal energy utilizes a ground-based heat source that can be constantly used for cooling and heating irrespective of climatic conditions and seasonal changes. It is a system that is used as cooling / heating energy of a building through heat exchange between buildings.

지중 열교환 시스템은 열원을 획득하는 지중열교환기 형태에 따라 지하수를 직접 히프펌프와 열교환하는 개방형 방식(준개방형 SCW(Standing Column well) 방식 포함)과 지하수가 가지고 있는 지중열을 상수(Water) 혹은 부동액이 충전된 U자관을 이용하여 간접적으로 히프펌프와 열교환하는 밀폐형으로 구분된다.The underground heat exchange system is an open type (including a quasi-open type SCW (standing column well) system) that exchanges groundwater directly with the bottom pump in accordance with the type of underground heat exchanger that obtains the heat source. And a sealed type in which the U-shaped pipe is indirectly heat-exchanged with the HEPP pump.

상기 개방형 방식은 지하 500m 정도에서 지하수를 끌어올려 열을 교환하는 방식으로 높은 온도의 열을 확보할 수 있어서 하나의 지열공에서 1000㎡ 규모의 냉ㆍ난방을 위한 에너지를 얻을 수 있는데 하나의 천공된 지열공당 용량이 30RT 정도이다. 다만 개방형은 지하수 의존도가 높아 풍부한 지하수가 흐르는 대수층을 활용해야 하는데 지열공 천공시 대수층 오염이나 열 교환에 따른 지하 생태계의 영향을 줄 수 있지만 천공된 지열공의 개수가 적어 좁은 공간에도 설치가 용이하고, 대용량의 에너지를 공급할 수 있다는 장점이 있어서 점차 그 필요성이 증대되고 있는 실정이다.In the open type method, the groundwater is pulled up from the underground water of about 500m and the heat is exchanged, so that the heat of high temperature can be secured, so that the energy for cooling and heating of 1000m2 can be obtained in one ground hole. The geothermal capacity is about 30RT. However, the open type is highly dependent on groundwater, so it needs to use aquifers flowing with abundant groundwater. It can affect underground ecosystem due to aquifer pollution and heat exchange during geothermal drilling. However, , It is advantageous that it can supply a large amount of energy, and the necessity thereof is gradually increasing.

상기 개방형과 유사한 준개방형 SCW(Standing Column well) 방식은 복수개의 지열공을 사용하는 개방형처럼 지하수를 열원으로 활용하는 500m 이상의 단일 지열공을 사용하는 것으로 국내에 시공된 개방형 지열냉난방 설비중 다수를 차지한다. The quasi-open type SCW (Standing Column Well) method similar to the open type uses a single geothermal well of 500m or more, which utilizes groundwater as a heat source, such as an open type using a plurality of geothermal gates, and occupies a large number of open geothermal air- do.

상기 밀폐형 방식은 지하 150~200m의 지하수 열원을 이용하는 것으로 개방형에 사용되는 열원보다 낮은 열원을 가지며, 많은 지열공을 필요로 한다. 지열공 한 개 당 용량은 2 ~ 3RT 수준으로 평균 2.8 RT의 열원이다. 이러한 밀폐형 방식은 국내 지열냉난방 설비의 80% 이상 운용되고 있다. 다만 밀폐형 방식은 개방형 방식에 비해 대규모 시설 등에 적용하기에는 용량이 적다는 단점과 많은 시공시 많은 지열공의 천공이 필요하다는 단점이 있다.The closed type method uses a ground water heat source of 150-200 m underground and has a lower heat source than a heat source used in an open type, and requires a lot of ground works. The capacity per garnet is 2 ~ 3RT level, which is an average 2.8 RT heat source. This closed system is operating more than 80% of domestic geothermal heating and cooling facilities. However, the closed type has a disadvantage in that it has less capacity to be applied to a large-scale facility than an open type and requires a lot of drilling at many times of construction.

도 3은 종래 한 실시예에 따른 개방형 지중 열교환 시스템의 구성도로 이를 통해 종래 일반적인 개방형 지중 열교환 시스템의 구성을 살펴본다. FIG. 3 is a block diagram of a conventional open-loop underground heat exchange system according to an embodiment of the present invention.

도시된 종래의 일반적인 개방형 지중 열교환 시스템은 크게 생산된 냉난방 에너지를 소비하는 부하(1)와; 열교환된 냉매를 이용하여 부하를 냉난방시키는 히트펌프(2)와; 히트펌프와 열교환되는 지하수를 제공하는 개방형 지중열교환기(4)와; 상기 히트펌프 및 지중열교환기의 작동을 제어하는 제어반(5);으로 구성된다.The conventional conventional open-air underground heat exchange system shown in FIG. 1 includes a load 1 consuming a large amount of cooling and heating energy; A heat pump (2) for cooling and heating the load using heat exchanged refrigerant; An open-loop geothermal heat exchanger (4) for providing groundwater to be heat-exchanged with a heat pump; And a control panel (5) for controlling the operation of the heat pump and the underground heat exchanger.

상기 부하라 함은 냉난방 열원의 사용처로 예를 들어 실내 공간, 수영장, 목욕탕, 대형 냉장 창고, 욕실용 냉온수탱크와 같이 생산된 냉난방 에너지를 소비하는 사용처를 말하는데, 이러한 부하에서 필요로 하는 용량에 따라 히트펌프 및 지중열교환기의 가동률이 변화하게 된다.The above-mentioned unit refers to a place where the cooling / heating energy is produced, such as an indoor space, a swimming pool, a bathroom, a large refrigerated warehouse, and a bathroom hot / hot water tank. The operating rate of the pump and the geothermal heat exchanger changes.

상기 히트펌프(2)는 부하에 냉난방을 위한 냉온 및 열온을 공급하기 위해 순환되는 냉매를 압축-응축-팽창-증발시켜 냉방과정 또는 난방과정을 수행하는 장치로, 이를 위해 냉매를 압축시키는 압축기(21), 압축기로부터 압축된 냉매의 방향을 전환시키는 방향전환밸브(4방밸브, 22), 냉매와 지중열교환기를 순환하는 지하수가 열교환을 행하는 열원측 열교환기(냉방시는 응축기로 작동하고 난방시는 증발기로 작동, 23), 냉매를 팽창시키는 팽창밸브(24), 그리고 부하와 열교환하는 부하측 열교환기(냉방시는 증발기로 작동하고 난방시는 응축기로 작동, 25)를 구비한다. 일반적으로 부하측 열교환기의 설치장소는 부하 내부에 설치되는데 냉난방 운전 설정을 위한 컨트롤러(26)가 휴대용 리모컨(리모트컨트롤러)으로 구비되거나, 부하측 열교환기의 케이스에 장치된다. 또한 실내 부하의 온도를 검출하기 위한 온도센서(27)가 부하측 열교환기의 케이스 일지점 또는 임의의 지점에 구비되어 실내온도를 검출하도록 구성된다.이러한 구성은 일반적인 공지의 냉난방기 기술이므로 이하 구체적인 설명은 생략한다.The heat pump 2 is a device for performing a cooling process or a heating process by compressing, condensing-expanding-evaporating a refrigerant circulated in order to supply cold and hot temperatures for cooling and heating to a load. To this end, 21), a direction switching valve (four-way valve, 22) for switching the direction of the refrigerant compressed from the compressor, a heat source side heat exchanger for performing heat exchange with groundwater circulating the refrigerant and the underground heat exchanger (23), an expansion valve (24) for expanding the refrigerant, and a load side heat exchanger (25 for operation as an evaporator during cooling and as a condenser during heating) for heat exchange with the load. Generally, the installation location of the load side heat exchanger is installed inside the load, and the controller 26 for setting the cooling and heating operation is provided as a portable remote controller (remote controller) or installed in the case of the load side heat exchanger. Further, a temperature sensor 27 for detecting the temperature of the indoor load is provided at one point or any point in the case of the load side heat exchanger to detect the room temperature. Such a configuration is a generally known cooling / heating technology, It is omitted.

상기 개방형 지중열교환기(4)는 지중에 천공되어 지중열과 열교환된 지하수를 저장하는 하나 이상의 지열공(41)과, 상기 지열공에 저장된 지하수를 히트펌프(2)로 양수하고 환수하기 위한 양수관(42) 및 환수관(43)과, 상기 양수관을 통해 지하수를 양수하기 위해 지열공에 설치된 수중 양수펌프(44)와, 상기 환수관에 설치된 밸브(45)를 포함하여 구성된다. 한편, 상기 각각의 지열공에서 양수되는 지하수는 보통 헤더와 연결되어 히트펌프(2)에 공급하도록 구성할 수 있다. 이와 같이 헤더(421)를 구비하게 되면 일정량의 지하수 공급을 통하여 시스템의 안정성을 구현하는 장점이 있다.The open-type geothermal heat exchanger (4) comprises at least one tearing hole (41) for storing groundwater heat-exchanged with the geothermal pierced hole in the ground, and a pumping water pipe for pumping and returning groundwater stored in the tearing hole to the heat pump (42) and a water return pipe (43), an underwater pumping pump (44) installed in a tail hole to pump groundwater through the water return pipe, and a valve (45) installed in the water return pipe. On the other hand, the groundwater pumped in each of the tearing holes may be connected to the header and supplied to the heat pump 2. If the header 421 is provided, the stability of the system can be realized by supplying a predetermined amount of groundwater.

상기 제어반(5)은 부하에서 필요로 하는 또는 설정된 온도 값에 따라 히트펌프의 압축기나 방향전환밸브의 전환 또는 지중열교환기의 지열공내에 설치된 각 수중 양수펌프의 작동과 밸브 등을 제어하도록 구성된다.The control panel 5 is configured to control the operation of the submerged amphibious pump installed in the trench of the submerged heat exchanger, the valve, etc., in accordance with the temperature value required or set by the load .

하지만 상기와 같이 구성된 종래 개방형 지중 열교환 시스템은 히트펌프와 열교환하기 위해 양수펌프에 의해 제공되는 지하수의 양수량이 필요한 만큼 제어되지 못하여 항시 최대 양수량으로만 양수됨으로써 매우 비효율적인 운전이 이루어지고 있다는 단점이 있다. 즉, 히프펌프는 냉난방 용량은 가장 더운날과 추운날의 부하에 대응할 수 있는 최대 용량으로 설계되지만 실제 1년 중 이와 같은 최대용량이 필요한 부하가 발생하는 경우는 많지 않고 대부분은 최대 용량 이하의 부하만 발생하게 된다. 하지만 실제 히트펌프의 운전방식을 보면 실내 부하의 크기에 상관없이 지중열교환기의 지열공 내 수중모터가 항시 최대 양수량을 제공하도록 정격운전됨으로써 불필요한 에너지를 소모한다는 단점이 있다.However, in the conventional open-air geothermal heat exchange system constructed as described above, since the amount of groundwater supplied by the amphibious pump is not controlled as needed to heat-exchange with the heat pump, only the maximum amount of water is constantly pumped so that the operation is very inefficient . In other words, although the heat pump is designed to have the maximum capacity to cope with the warmest and coldest loads, there are not many cases in which a load requiring such a maximum capacity is actually generated within one year. In most cases, . However, the operation of the actual heat pump is disadvantageous in that it consumes unnecessary energy by being operated in rated operation so that the underwater motor in the ground hole of the ground heat exchanger always provides the maximum amount of water irrespective of the size of the room load.

또한 지열공에 저장된 지중열의 온도가 계절에 상관없이 항시 16 ~ 18℃ 정도를 유지하고 있는데, 이러한 온도 범위를 가진 지하수와 열교환하는 히프펌프는 보통 제어반에서 열교환시의 온도차(△T)를 보통 5℃ 정도의 고정값으로 설정하여 운전하게 된다. 따라서 지열공에서 공급되는 지하수의 온도가 18℃ 이상일 경우 냉방운전시 열원측 열교환기에서 열교환 후 지열공으로 환수되는 70% 정도의 지하수는 보통 온도가 23℃ 정도로 상승된 상태로 환수되게 된다. 이와 같이 승온된 환수가 이루어지면서 냉방운전이 지속되게 되면 오전에는 정상운전이 가능한 수준 18℃를 유지하다가 지속적으로 고온의 지하수 환수가 누적되면서 점차 지하수의 온도가 24 ~ 25℃ 정도로 올라가면서 열효율이 저하되기 시작하다가 오후 3 ~ 4시 정도가 되면 환수되는 지하수 온도가 최대 27℃까지 상승하게 되어 이때부터는 지열공에서 히트펌프에 공급되는 지하수를 이용한 정상적인 열교환이 이루어지기 어렵게 된다. 이 때문에 일정시간 가동을 중지할 수 밖에 없어서 히트펌프의 지속운전이 불가능하게 된다는 구조적 문제점이 있다. Also, the temperature of the geothermal heat stored in the geothroof is always maintained at 16 ~ 18 ℃ regardless of the season. The heat pump that exchanges heat with the groundwater with this temperature range usually uses the temperature difference (ΔT) Lt; RTI ID = 0.0 > C. ≪ / RTI > Therefore, when the temperature of the groundwater supplied from the trench is above 18 ° C, about 70% of the groundwater, which is returned to the trench after heat exchange in the heat source heat exchanger during the cooling operation, is returned to the state where the temperature is raised to about 23 ° C. If the cooling operation is continued with the warmed-up water being returned, the temperature is maintained at 18 ° C for normal operation in the morning, and the groundwater temperature gradually increases from 24 to 25 ° C as the high- The groundwater temperature is increased up to 27 ° C at about 3 ~ 4 o'clock in the afternoon, and normal heat exchange using the groundwater supplied to the heat pump from the trench is difficult. Therefore, there is a structural problem that the operation of the heat pump can not be continued because the operation can not be stopped for a predetermined period of time.

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또한 난방시에는 상기 형상과 반대로 반대로 열교환 된 후 환수되는 지하수의 온도가 너무 낮아져 난방을 위한 열원을 얻기 힘들게 되는 문제점이 발생한다.In addition, at the time of heating, the temperature of the groundwater that is exchanged after the heat exchange is reversed inversely to the above-described shape becomes too low, which makes it difficult to obtain a heat source for heating.

또한 종래의 개방형 지중 열교환 시스템은 히트펌프와 열교환하는 지하수의 유량과 온도를 제어하지 못하고 단순히 최대량 양수방식으로 운전함으로써 각 지열공마다의 양수량과 온도를 제어할 경우 실제 지열에서 얻을 수 있는 열량과 그에 따른 전기 대체량(전기 생산량) 계산 그리고 정밀한 COP 등이 계산이 불가능하여, 단순히 히프펌프에서의 얻어지는 COP 계산으로 개방형 지중 열교환 시스템을 운전함으로써 비효율적인 운전이 이루어진다는 제어 방법상의 문제점이 있다.In addition, the conventional open-type geothermal heat exchange system can not control the flow rate and temperature of the groundwater exchanged with the heat pump, and simply operates the maximum amount of water pump system to control the amount of water and temperature of each geothermal hole, There is a problem in a control method that inefficient operation is performed by operating the open-loop geothermal heat exchange system by simply calculating the COP obtained by the bottom pump.

한편, 종래의 개방형 지중 열교환 시스템은 복수개의 지열공에 저장된 지하수를 단순히 수중양수펌프를 이용한 양수만을 이용함으로써 지하수 수위의 모니터링을 통한 수위 변동이 수반되는 지진과 같은 자연재해의 예측 정보로 활용할 수 있는 잇점을 살리지 못하고 있다는 운용상의 문제점이 있다.Meanwhile, in the conventional open type earth-based heat exchange system, groundwater stored in a plurality of geothermal holes can be utilized as prediction information of a natural disaster such as an earthquake accompanied by water level fluctuation through monitoring of groundwater level by using only amniotic water using an underwater amphibious pump There is operational problem that it does not take advantage.

한국 등록특허공보 등록번호 10-1333938(2013.11.21.)Korean Registered Patent Publication No. 10-1333938 (Nov. 21, 2013) 한국 등록특허공보 등록번호 10-1297103(2013.08.09.)Korean Patent Registration No. 10-1297103 (2013.08.09.) 한국 등록특허공보 등록번호 10-1389410(2014.04.21.)Korean Patent Registration No. 10-1389410 (Apr. 21, 2014) 한국 등록특허공보 등록번호 10-1131990(2012.03.23.)Korean Registered Patent Publication No. 10-1131990 (March 23, 2012)

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 실내 부하에 따라 지하수의 양수량을 조절을 통하여 공급되는 지하수의 온도를 일정하게 맞추고, 또한 공급되는 지중열의 온도에 따라 히트펌프의 열교환온도차를 조절하면서 열교환되는 순환수의 공급량을 조절하여 순환수 및 지하수가 일정한 온도범위로 환수되도록 함으로써 지중열교환기가 지속적으로 일정한 효율로 운전되도록 한 지중 열교환 시스템 및 그 운전 제어방법을 제공하는 데 있다.In order to solve the above problems, an object of the present invention is to adjust the amount of groundwater supplied through controlling the amount of ground water to a constant value according to an indoor load and to adjust the heat exchange temperature difference of the heat pump according to the temperature of the supplied groundwater Exchanged water is regulated so that circulating water and ground water are returned to a predetermined temperature range, thereby enabling the underground heat exchanger to operate at a constant efficiency.

본 발명의 다른 목적은 지중 열교환 시스템을 지속적으로 일정한 효율로 운전 제어하는 과정에서 지열공을 통한 양수 또는 환수 과정의 유량 및 온도정보를 통해 실제 지열에서 얻어질 수 있는 열량과 COP 정보를 산출할 수 있는 지중 열교환 시스템 및 그 운전 제어방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a method and apparatus for calculating the amount of heat and COP information that can be obtained from an actual geothermal system through flow rate and temperature information of a pumped or reclaimed process through a geothermal process in the course of continuously controlling the operation of the underground heat exchange system And an operation control method thereof.

또한 본 발명의 다른 목적은 지중 열교환 시스템을 지속적으로 일정한 효율로 운전 제어하는 과정에서 열교환된 환원수의 환수시 급격한 지하수의 온도상승 또는 지열공의 넘침을 방지하기 위해 지열공에 수위계 및 유량계를 설치하여 지하수 수위를 모니터링하는 과정에서 얻어지는 수위 변동 정보를 이용하여 지진 등 자연 재해를 예측할 수 있는 지중 열교환 시스템 및 그 운전 제어방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a water level meter and a flow meter in a geothermal hole to prevent a sudden increase in the ground water temperature or overflow of the geothermal hole during the operation of continuously controlling the underground heat exchange system with constant efficiency in returning the heat- The present invention provides an underground heat exchange system capable of predicting a natural disaster such as an earthquake using the water level change information obtained in the process of monitoring the ground water level and a method of controlling the operation thereof.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 부하를 냉난방 하기 위해, 냉매와 순환수가 열교환하는 열원측 열교환기와, 부하와 열교환하는 부하측 열교환기를 포함하는 히트펌프와; According to an aspect of the present invention, there is provided a heat pump apparatus including a heat source side heat exchanger in which a coolant and a circulating water heat exchange with each other, and a load side heat exchanger that performs heat exchange with a load, Wow;

지열공에서 양수된 지하수와 열교환하는 순환수 열교환기와, 열교환된 순환수를 저장하는 순환수 저장탱크와, 순환수 저장탱크에 저장된 순환수를 열원측 열교환기로 양수시키는 순환수 양수펌프와, 양수펌프의 양수량 조절수단과, 상기 순환수 저장탱크 내에 저장된 순환수 온도를 측정하는 온도센서, 순환수 양수량을 측정하는 유량계, 순환수 저장탱크 내 순환수 수위를 측정하는 수위센서를 포함하는 순환수 열교환부와; A circulating water pumping pump for pumping the circulating water stored in the circulating water storage tank to the heat source side heat exchanger, and a circulating water pump for circulating the pumped water to the heat pump side heat exchanger, A water temperature sensor for measuring the temperature of the circulating water stored in the circulating water storage tank, a flow meter for measuring the circulating water amount of water, and a water level sensor for measuring the circulating water level in the circulating water storage tank Wow;

상기 순환수 열교환부와 열교환되는 지하수가 저장된 지열공과, 지하수를 양수하는 양수펌프와, 양수펌프의 양수량 조절수단과, 지열공 내 지하수 온도를 측정하는 온도센서, 양수량을 측정하는 유량계, 지열공 내 지하수 수위를 측정하는 수위센서, 환수관에 설치되어 열교환된 지하수의 환수량을 조절하는 밸브를 포함하는 지중열교환기와; A water pump for pumping the ground water; a water temperature controller for measuring the ground water temperature in the groundwater; a flow meter for measuring the pumped water; An underground heat exchanger including a water level sensor for measuring the ground water level, and a valve installed in the water return pipe and regulating the water volume of the heat exchanged groundwater;

상기 히트펌프, 순환수 열교환부 및 지중열교환기를 제어하여, 부하 조건에 따라 히트펌프 가동에 필요한 지하수의 양수량을 조절하고, 지열공 내 지중열의 온도에 따라 히프펌프의 열교환온도차(△T)와 히프펌프와 열교환되는 순환수의 공급량을 조절하는 제어반;;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 지중 열교환 시스템을 제공함으로써 달성된다.The heat pump, the circulating water heat exchanging unit and the underground heat exchanger are controlled to regulate the amount of ground water required for operating the heat pump according to the load condition, and the heat exchange temperature difference (DELTA T) And a control panel for controlling the supply amount of the circulating water to be heat-exchanged with the pump.

바람직한 실시예로, 상기 제어반은 순환수 공급량 조절시 지열공마다 설치된 온도센서를 통해 얻어진 지하수 온도가 낮으면 설정된 범위 내에서 히트펌프가 높은 열교환온도차(△T)를 가지게 설정하여 적은 유량의 순환수가 공급되도록 하고, 지하수 온도가 높으면 히트펌프가 낮은 열교환온도차(△T)를 가지게 설정하여 많은 유량의 순환수가 공급되도록 제어하고, 선택적으로 상기 히트펌프의 열교환온도차(△T)를 조절시 순환수 저장탱크에 설치된 온도센서에서 얻어진 순환수의 온도를 포함하여 조절할 수 있다.In a preferred embodiment, when the groundwater temperature obtained through the temperature sensor provided for each geothermal hole is low when the circulating water supply amount is adjusted, the control panel sets the heat pump to have a high heat exchange temperature difference (DELTA T) And when the ground water temperature is high, the heat pump is controlled to have a low heat exchange temperature difference (DELTA T) so that a large amount of circulating water is supplied. Optionally, the heat pump temperature difference (DELTA T) Including the temperature of the circulating water obtained from the temperature sensor installed in the tank.

바람직한 실시예로, 상기 제어반은 양수량을 조절시, 양수된 지하수가 순환수 열교환부의 순환수 열교환기와 열교환 후 지열공으로 환수될 때, 제어반이 각 지열공에 저장된 지하수간 수두차와 온도를 고려하여 각각의 지열공과 연결된 환수관에 설치된 밸브를 조절하여 재주입 유량을 조절하도록 제어할 수 있다.In a preferred embodiment, when controlling the amount of water, the control panel takes into account the water head gap and temperature stored in each trench, when the pumped groundwater is returned to the trenching hole after heat exchange with the circulating water heat exchanger of the circulation water heat exchanger It is possible to control to regulate the re-injection flow rate by adjusting the valves installed in the water pipes connected to the respective geothermal stations.

바람직한 실시예로, 상기 제어반은 순환수 공급량 조절시 사용자가 설정한 부하의 냉난방 온도와 온도센서에서 검출된 부하 내 실제 온도정보를 비교하여 히프펌프 내 압축기 가동시 필요한 용량을 계산하여 각 지열공에서 양수될 지하수량을 산정하고, 이후 제어반이 양수량 조절수단에 명령을 내려 각 지열공 내 설치된 수중 양수펌프의 양수량을 조절하여 필요로 하는 지하수가 양수관을 통해 순환수 열교환부로 양수시키도록 제어하고,In a preferred embodiment, the control panel compares the cooling / heating temperature of the load set by the user with the actual temperature information of the load detected by the temperature sensor when the circulating water supply amount is adjusted to calculate the capacity required for operating the compressor in the heap pump, The control panel commands the water volume control means to control the amount of water in the underwater water pump installed in each trench to control the groundwater to be pumped to the circulation water heat exchanger through the water pipe,

각 지열공에 설치된 지하수의 수위 측정 정보를 분석하여 지진 발생을 모니터링 하도록 제어하고,The control system controls the monitoring of earthquake occurrence by analyzing the water level measurement information of the ground water installed in each trench,

양수량 조절수단에 의해 양수량이 제어되는 수중모터 및 유량계 그리고 온도센서를 통해 운전 중 얻어지는 유량과 온도에 대한 정량적 데이터를 통해 지열공에서 얻을 수 있는 열량과 COP를 산출하도록 제어할 수 있다.It is possible to control the amount of heat and the COP that can be obtained from the geothermal water through quantitative data on the flow rate and temperature obtained during operation through the underwater motor and the flow meter and the temperature sensor in which the pumped water amount is controlled by the pumped water amount control means.

바람직한 실시예로, 상기 제어반과 연동되게 원격연결되어 사용자가 편리하게 지중 열교환 시스템의 운전 과정 중의 제어과정 모니터링 또는 제어를 할 수 있는 모바일 단말기;를 더 포함하여 구성할 수 있다.In a preferred embodiment of the present invention, the mobile terminal may further include a mobile terminal that is connected to the control panel to be remotely connected to allow a user to conveniently monitor or control the control process during the operation of the underground heat exchange system.

한편, 본 발명은 다른 실시양태로, On the other hand, in another embodiment,

부하와; 열교환된 냉매를 이용하여 부하를 냉난방시키는 히트펌프와; 히트펌프의 냉매와 열교환되는 순환수를 제공하도록 순환수 열교환기, 순환수 양수펌프, 순환수 저장탱크를 포함하는 순환수 열교환부와; 상기 순환수 열교환부와 열교환되는 지하수를 제공하도록 지하수가 저장되는 지열공, 양수펌프를 포함하는 지중열교환기와; 상기 히트펌프, 순환수 열교환부 및 지중열교환기를 제어하는 제어반;을 포함하는 지중 열교환 시스템의 제어 방법에 있어서,A load; A heat pump for cooling and heating the load using the heat exchanged refrigerant; A circulating water heat exchanger including a circulating water heat exchanger, a circulating water pump, and a circulating water storage tank to provide circulating water to be heat-exchanged with the refrigerant of the heat pump; An underground heat exchanger including a groundwater hole and a water pump for storing groundwater to provide groundwater to be heat-exchanged with the circulation water heat exchanger; And a control panel for controlling the heat pump, the circulating water heat exchanging unit, and the underground heat exchanger,

a) 제어반에서 부하 조건에 따라 히트펌프 가동에 필요한 지하수의 양수량을 조절하는 단계와;a) controlling the amount of groundwater required for operation of the heat pump according to the load condition at the control panel;

b) 제어반에서 지열공 내 지중열의 온도에 따라 히프펌프의 열교환온도차(△T)와 히프펌프와 열교환되는 순환수의 공급량을 조절하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 지중 열교환 시스템의 제어 방법을 제공함으로써 달성된다.b) controlling the supply of the heat exchange temperature difference (DELTA T) of the bottom pump and the circulating water to be heat-exchanged with the bottom pump according to the temperature of the underground heat in the tearing hole in the control panel. .

바람직한 실시예로, 상기 a)단계에서 지하수의 양수량 조절은 지중열교환기에 구비되는 하나 이상의 지열공 마다 양수량 조절수단을 설치하여 제어반의 명령에 따라 양수펌프의 양수량을 제어하여 조절하고,According to a preferred embodiment, in the step a), the amount of the groundwater is adjusted by controlling the amount of water in the amphibious pump according to the command of the control panel,

상기 b)단계에서 순환수의 공급량 조절은 순환수 저장탱크에 양수량 조절수단을 설치하여 제어반의 명령에 따라 순환수 양수펌프의 양수량을 제어하여 조절하도록 구성할 수 있다.In the step b), the supply amount of the circulating water may be adjusted by controlling the amount of water in the circulating water storage tank, and controlling the amount of water in the circulating water pump according to a command from the control panel.

바람직한 실시예로, 상기 b)단계는 제어반이 지열공마다 설치된 온도센서를 통해 얻어진 지하수 온도가 낮으면 설정된 범위 내에서 히트펌프가 높은 열교환온도차(△T)를 가지게 설정하여 적은 유량의 순환수가 공급되도록 하고, 지하수 온도가 높으면 히트펌프가 낮은 열교환온도차(△T)를 가지게 설정하여 많은 유량의 순환수가 공급되도록 조절하는 단계이고,In a preferred embodiment, in the step b), when the groundwater temperature obtained through the temperature sensor provided at each control hole is low, the heat pump sets the heat pump to have a high heat exchange temperature difference DELTA T so that a small amount of circulating water And when the ground water temperature is high, the heat pump is set to have a low heat exchange temperature difference (DELTA T) so that circulating water of a large flow rate is supplied,

선택적으로 상기 제어반은 히트펌프의 열교환온도차(△T)를 조절시 순환수 저장탱크에 설치된 온도센서에서 얻어진 순환수의 온도를 포함하여 조절할 수 있다.Alternatively, the control panel may control the heat exchange temperature difference DELTA T of the heat pump, including the temperature of the circulating water obtained from the temperature sensor installed in the circulating water storage tank.

바람직한 실시예로, 상기 a)단계는 양수된 지하수가 순환수 열교환부의 순환수 열교환기와 열교환 후 지열공으로 환수될 때, 제어반이 각 지열공에 저장된 지하수간 수두차와 온도를 고려하여 각각의 지열공과 연결된 환수관에 설치된 밸브를 조절하여 재주입 유량을 조절하는 단계를 포함할 수 있다.In a preferred embodiment, in the step a), when the pumped ground water is returned to the tuyereshole after heat exchange with the circulating water heat exchanger of the circulating water heat exchanger, the control panel calculates the difference between the groundwater temperature difference And adjusting the re-injection flow rate by adjusting a valve installed in the water return pipe connected to the ball.

바람직한 실시예로, 상기 a)단계는, 제어반이 사용자가 설정한 부하의 냉난방 온도와 온도센서에서 검출된 부하 내 실제 온도정보를 비교하여 히프펌프 내 압축기 가동시 필요한 용량을 계산하여 각 지열공에서 양수될 지하수량을 산정하는 단계와; In a preferred embodiment, the control panel compares the cooling / heating temperature of the load set by the user with the actual temperature information of the load detected by the temperature sensor to calculate the capacity required for operating the compressor in the hydro pump, Calculating an underground water quantity to be pumped;

이후 제어반이 양수량 조절수단에 명령을 내려 각 지열공 내 설치된 수중 양수펌프의 양수량을 조절하여 필요로 하는 지하수가 양수관을 통해 순환수 열교환부로 양수시키는 단계;를 포함하여 구성할 수 있다.Then, the control panel issues a command to the pumped water regulating means to regulate the pumped water quantity of the underwater pumped water pump installed in each pothole, and to pump the necessary ground water to the circulating water heat exchanger through the pumped water pipe.

바람직한 실시예로, 상기 a)단계는 제어반이 각 지열공에 설치된 지하수의 수위 측정 정보를 분석하여 지진 발생을 모니터링 하는 단계;를 더 포함할 수 있다.In a preferred embodiment, the step (a) may further include monitoring the occurrence of seismic waves by analyzing the level measurement information of the groundwater installed in each of the trenches.

바람직한 실시예로, 상기 a)단계는 제어반이 양수량이 제어되는 수중모터 및 유량계 그리고 온도센서를 통해 운전 중 얻어지는 유량과 온도에 대한 정량적 데이터를 통해 지열공에서 얻을 수 있는 열량과 COP를 산출하는 단계;를 포함할 수 있다.In a preferred embodiment, the step a) is a step of calculating the amount of heat and the COP that can be obtained from the geothermal through the quantitative data on the flow rate and the temperature obtained during the operation through the underwater motor, the flow meter and the temperature sensor, ; ≪ / RTI >

상기와 같은 특징을 갖는 본 발명은 실내 부하에 따라 지하수의 양수량을 조절토록 함으로서 지열공에 설치된 양수펌프가 항시 최대 양수량으로 가동하지 않고 필요만큼만 양수하도록 가동함으로써 불필요한 에너지 낭비를 방지할 수 있다는 장점과,According to the present invention having the above-described characteristics, the pumping water amount of groundwater can be controlled according to the indoor load, so that the pumping pump installed in the pumping hole can be operated so as to pump only the necessary amount without operating at the maximum pumping amount. ,

또한 지열공에 저장된 지하수의 온도에 따라 히트펌프의 열교환온도차를 조절하면서 공급되는 순환수의 유량을 조절함으로써 열교환후 환수되는 순환수가 일정한 온도를 유지토록 함으로써 순환수와 열교환 후 지열공으로 환수되는 지하수의 온도가 일정한 온도를 유지하게 되어 지중열교환기가 스트레스를 받지 않고 지속적으로 일정한 효율로 지중 열교환 시스템을 운전할 수 있다는 장점과,Also, by regulating the heat exchange temperature difference of the heat pump according to the temperature of the groundwater stored in the geothermal space, the flow rate of the circulating water supplied is controlled so that the circulating water after the heat exchange is maintained at a constant temperature, And the ground heat exchanger can operate the underground heat exchange system with constant efficiency without being stressed,

또한 순환수와 열교환되는 지하수를 환수시 각 지열공의 수두차와 온도를 고려하여 밸브를 조절하여 지열공으로 환수되는 지하수의 주입 시간을 제어함으로써각각의 지열공으로 흘러 들어가는 재주입수의 양을 제어하여 지중열의 과도한 상승 혹은 지열공 상부로 지하수가 넘침 등의 현상을 방지하여 지속적인 지중 열교환 시스템의 운전이 가능하다는 장점과,In addition, by regulating the valve in consideration of the water head difference and the temperature of each geothermal hole when returning the groundwater exchanged with the circulating water, the amount of water flowing into each geothermal hole is controlled by controlling the injection time of the groundwater, And it is possible to operate the continuous underground heat exchange system by preventing excessive phenomenon such as excessive rise of the ground heat or overflow of the groundwater to the ground,

또한 지중 열교환 시스템을 지속적으로 일정한 효율로 운전 제어하는 과정에서 열교환된 환원수의 환수시 급격한 지하수의 온도상승 또는 지열공의 넘침을 방지하기 위해 지열공에 수위계 및 유량계로 지하수 수위 모니터링 과정에서 얻어지는 수위 변동 정보를 이용하여 지진 등 자연 재해를 예측할 수 있다는 장점과,In addition, in the process of continuously controlling the operation of the underground heat exchange system at a constant efficiency, in order to prevent the rapid increase of the ground water temperature or the flooding of the ground water during the exchange of the heat exchanged reduced water, the water level fluctuation obtained by the water level meter and the flow meter The information can be used to predict natural disasters such as earthquakes,

또한 지중 열교환 시스템을 지속적으로 일정한 효율로 운전 제어하는 과정에서 지열공을 통한 양수 또는 환수 과정의 유량 및 온도정보를 통해 실제 지열에서 얻어질 수 있는 열량과 COP 정보를 산출할 수 있다는 장점을 가진 유용한 발명으로 산업상 그 이용이 크게 기대되는 발명인 것이다.In addition, it is possible to calculate the amount of heat and COP information that can be obtained from the actual geothermal through the flow and temperature information of the pumping or returning process through the geothermal process in the process of continuously controlling the operation of the underground heat exchange system at a constant efficiency. It is an invention that is highly expected to be used in industry as an invention.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 지중 열교환 시스템의 구성도이고,
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 제어 단계를 보인 순서도이고,
도 3은 종래 한 실시예에 따른 개방형 지중 열교환 시스템의 구성도이다.
1 is a configuration diagram of an underground heat exchange system according to an embodiment of the present invention,
2 is a flowchart showing a control step according to an embodiment of the present invention,
FIG. 3 is a configuration diagram of an open type earth-based heat exchange system according to a conventional example.

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. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 지중 열교환 시스템의 구성도이다. 1 is a configuration diagram of an underground heat exchange system according to an embodiment of the present invention.

도시된 바와 같이 본 발명의 한 실시예에 따른 지중 열교환 시스템은 크게 부하(1)와; 열교환된 냉매를 이용하여 부하를 냉난방시키는 히트펌프(2)와; 히트펌프의 냉매와 열교환되는 순환수를 제공하는 순환수 열교환부(3)와; 상기 순환수 열교환부와 열교환되는 지열공 내 지하수를 제공하는 지중열교환기(4)와; 상기 히트펌프, 순환수 열교환부 및 지중열교환기를 제어하는 제어반(5);으로 구성된다.As shown in the figure, an underground heat exchange system according to an embodiment of the present invention mainly includes a load 1; A heat pump (2) for cooling and heating the load using heat exchanged refrigerant; A circulating water heat exchanger (3) for providing circulating water to be heat-exchanged with the refrigerant of the heat pump; An underground heat exchanger (4) for providing a groundwater in a geothermal hole to be heat-exchanged with the circulation water heat exchanger; And a control panel 5 for controlling the heat pump, the circulating water heat exchanger, and the underground heat exchanger.

상기 부하(1)라 함은 전술한 바와 같이 냉난방 열원의 사용처로 예를 들어 실내 공간, 수영장, 목욕탕, 대형 냉장 창고, 욕실용 냉온수탱크와 같이 생산된 냉난방 에너지를 소비하는 사용처를 말하는데, 본 발명은 이러한 부하에서 설정된 온도를 검출하여 양수량 조절수단을 통해 지열공에 설치된 양수펌프의 양수량을 제어하게 된다.The load (1) refers to a place where the heating / cooling heat source is used, for example, a room where a cooling / heating energy is produced, such as an indoor space, a swimming pool, a bathroom, a large refrigerator, Detects the set temperature at the load, and controls the pumping amount of the amphibious pump installed in the tearing hole through the pumping amount adjusting means.

상기 히트펌프(2)는 부하에 냉난방을 위한 냉온 및 열온을 공급하도록, 순환되는 냉매를 압축-응축-팽창-증발시켜 냉방과정 또는 난방과정을 수행하는 장치로, 이를 위해 냉매를 압축시키는 압축기(21), 압축기로부터 압축된 냉매의 방향을 전환시키는 방향전환밸브(4방밸브, 22), 냉매와 순환수 열교환부를 순환하는 순환수(상수)가 열교환을 행하는 열원측 열교환기(냉방시는 응축기로 작동하고 난방시는 증발기로 작동, 23), 냉매를 팽창시키는 팽창밸브(24), 그리고 부하와 열교환하는 부하측 열교환기(냉방시는 증발기로 작동하고 난방시는 응축기로 작동, 25)를 구비한다. The heat pump (2) compresses, circulates, expands and evaporates the circulated refrigerant so as to supply cold and hot temperatures to the load, thereby performing a cooling process or a heating process. 21), a direction switching valve (four-way valve, 22) for switching the direction of the refrigerant compressed from the compressor, a circulating water (constant) circulating the refrigerant and the circulating water heat exchanging unit, a heat source side heat exchanger 23), an expansion valve (24) for expanding the refrigerant, and a load-side heat exchanger (25) operated by the evaporator during the cooling operation and operated by the condenser during the heating operation do.

상기 부하측 열교환기(25)의 설치장소는 부하 내부에 설치되는데 냉난방 운전 설정을 위한 컨트롤러(26)가 휴대용 리모컨(리모트컨트롤러)으로 구비되거나, 부하측 열교환기의 케이스에 장치된다. 또한 실내 부하의 온도를 검출하기 위한 온도센서(27)가 부하측 열교환기의 케이스 일지점 또는 임의의 지점에 구비되어 실내온도를 검출하도록 구성된다.The installation location of the load side heat exchanger (25) is installed inside the load. A controller (26) for cooling and heating operation setting is provided as a portable remote controller (Remote controller) or installed in a case of the load side heat exchanger. Further, a temperature sensor 27 for detecting the temperature of the room load is provided at one point or any point in the case of the load side heat exchanger to detect the room temperature.

이러한 컨트롤러(또는 리모컨) 및 온도센서는 일반적으로 히트펌프에 구비되어 히프펌프의 가동률 조절을 위해서 사용되는 것이지만 본 발명에서는 이러한 사용 목적 뿐만 아니라 지중 열교환 시스템을 지속적으로 일정한 효율로 운전하기 위해 지중열교환기의 지열공에서 공급되는 지하수의 양수량을 가변 제어하여 양수펌프의 불필요한 최대량 양수를 방지하기 위한 목적의 용도에 사용되게 된다.The controller (or the remote controller) and the temperature sensor are usually provided in the heat pump to control the operating rate of the bottom pump. However, in the present invention, in order to continuously operate the underground heat exchange system, The amount of the groundwater supplied from the groundwater tanks is controlled variably to prevent unnecessary pumping of the water pump.

상기 순환수 열교환부(3)는 지중열교환기(4)에서 공급된 지하수와 순환수(상수) 간을 열교환시켜 열교환된 순환수를 히트펌프(2)의 열원측 열교환기(23)에 공급하여 냉매를 열교환시키는 장치이다. 이와 같이 다단으로 열교환되게 구성한 이유는 각종 광물이 포함된 지하수를 직접 히트펌프(2)의 열원측 열교환기(23)와 열교환시 발생할 수 있는 부식 등을 예방하기 위함이다. 또한 이처럼 다단으로 열교환하게 구성하면 지중열교환기의 지열공에 설치된 수중 양수펌프에 의한 지하수 양수 유량 제어와 함께 순환수의 공급 유량 제어를 통해 부하의 상태에 따라 지하수와 순환수를 다중 제어함으로써 지속적으로 일정한 효율로 지중 열교환 시스템을 운전할 수 있기 때문이다.The circulating water heat exchanger 3 exchanges heat between the ground water supplied from the underground heat exchanger 4 and the circulating water (constant), and supplies the heat-exchanged circulating water to the heat source side heat exchanger 23 of the heat pump 2 It is a device that exchanges heat of refrigerant. The reason for configuring the heat exchanger in such a multi-stage manner is to prevent the corrosion of the groundwater containing various minerals, which may occur during heat exchange with the heat source side heat exchanger 23 of the heat pump 2 directly. In addition, the multi-stage heat exchanger can control the groundwater flow through the submerged water pump installed in the geothermal hole of the underground heat exchanger and control the supply flow rate of the circulating water to continuously control the groundwater and the circulation water according to the load condition. This is because the underground heat exchange system can be operated at a constant efficiency.

순환수 열교환부(3)는 크게 지열공에서 양수된 지하수와 열교환하는 순환수 열교환기(31)와, 열교환된 순환수를 공급하는 순환수 공급관(32)과, 순환수 공급관 일지점에 설치되어 열교환된 순환수를 저장하고 있는 순환수 저장탱크(33)와, 순환수 저장탱크에 설치되어 내부에 저장된 순환수를 순환수 공급관(32)을 통해 열원측 열교환기로 양수시키는 순환수 양수펌프(34)와, 지중열교환기의 지열공에 설치된 온도센서 또는 지중열교환기의 지열공에 설치된 온도센서와 순환수 저장탱크에 설치된 온도센서를 통해 지하수 또는 지하수와 순환수의 온도를 획득한 제어반의 제어명령에 따라 양수펌프의 양수량을 제어하여 순환수 유량을 조절하도록 설치된 양수량 조절수단(35)과, 열원측 열교환기에서 열교환된 순환수를 순환수 열교환기(31)로 환수시키는 순환수 환수배관(36)으로 구성된다. The circulating water heat exchanging part 3 is provided with a circulating water heat exchanger 31 for performing heat exchange with the ground water pumped from the ground water hole, a circulating water supply pipe 32 for supplying heat exchanged circulating water, A circulation water pumping pump 34 installed in the circulation water storage tank for pumping the circulation water stored therein to the heat source side heat exchanger through the circulation water supply pipe 32, a circulation water storage tank 33 for storing the heat- ), A control signal of the control panel which acquires the temperature of the groundwater or groundwater and the circulating water through the temperature sensor installed in the geothermal hole of the underground heat exchanger or the temperature sensor installed in the geothermal hole of the geothermal heat exchanger and the circulating water storage tank (35) for controlling the amount of water in the amphibious pump to regulate the flow rate of the circulating water according to the flow rate of the water, and the circulating water heat exchanged in the heat source side heat exchanger is returned to the circulating water heat exchanger It can consist of water exchange pipe (36).

상기 양수량 조절수단은 양수펌프에서 공급되는 양수량을 가변적으로 조절할 수 있는 수단으로, 이러한 목적을 달성할 수 있는 수단으로는 조절밸브 수단, 바이패스 밸브수단, 인버터 수단 등이 구비될 수 있다.The amount of water regulating means is a means for variably controlling the amount of water supplied from the amphibious pump. As means for achieving this object, a regulating valve means, a bypass valve means, an inverter means and the like may be provided.

조절밸브 수단의 한 실시예로는 양수펌프의 지하수 유입부 또는 유출부 중 일지점에 설치되어 제어반의 명령에 의해 양수량을 조절하도록, 내경의 단면적을 조절하는 밸브로 구성할 수 있다. 이러한 개도량 조절에 의해 양수량을 가변 조절하여 공급할 수 있게 된다.In one embodiment of the regulating valve means, a valve for regulating the cross-sectional area of the inner diameter is provided at a groundwater inflow portion of the amphibious pump or at one point in the outflow portion to regulate the amount of water by a command from the control panel. By controlling the opening amount, it is possible to control the amount of water to be supplied in a variable manner.

바이패스밸브 수단의 한 실시예로는 양수펌프의 지하수 유입부 또는 유출부 중 일지점에 설치되어 제어반의 명령에 의해 양수량을 조절하도록, 각각 개폐밸브가 구성된 서로 다른 유로를 가지는 2개 이상의 관으로 이루어진 밸브로 구성할 수 있다. 이러한 구성에 의해 1개의 관은 양수관과 연결되고 나머지 1개의 관은 지열공으로 연결되어 어느 하나의 관으로만 유로가 연결되어 지하수가 양수되도록 하던가 각 관에 설치된 개폐밸브의 개도량 조절에 의해 양수량을 가변 조절하여 공급할 수 있게 된다.In one embodiment of the bypass valve means, two or more pipes having different flow paths, each of which is provided with an open / close valve, are provided at one of the groundwater inflow portion or the outflow portion of the amphibious pump, The valve can be configured as a valve. With this configuration, one pipe is connected to the pumping water pipe and the remaining one pipe is connected to the tail pipe, so that the flow path is connected to only one pipe, and the ground water is pumped or the opening amount of the opening / It is possible to supply the variable amount of water.

인버터 수단의 한 실시예로는 양수펌프의 모터 회전량을 제어하는 인버터로 구성되어 필요한 만큼 양수량을 조절할 수 있다.One embodiment of the inverter means comprises an inverter for controlling the motor rotation amount of the amphibious pump so that the amount of pumped flow can be adjusted as needed.

상기에서 설명한 양수량 조절수단은 예시된 실시예 양수량을 조절한다는 기술적 사상을 달성할 수 있다면 다른 수단으로 대체될 수 있음은 물론이다. It goes without saying that the above-described water-volume control means may be replaced by other means as long as the technical idea of controlling the water-volume of the illustrated embodiment can be achieved.

또한 상기 순환수 저장탱크(33)에는 유량계(37), 온도센서(38) 및 수위센서(39)가 구비된다.The circulating water storage tank 33 is provided with a flow meter 37, a temperature sensor 38 and a water level sensor 39.

상기 양수량 조절수단은 제어반의 명령에 따라 양수펌프의 양수량을 줄이거나 늪여 순환수의 유량을 조절하게 되는데, 한 실시예로 제어반(5)은 냉방운전 기준으로 지중열의 온도가 낮은 온도(예 16℃)로 검출되면 히트펌프에서 사용되는 열교환온도차(△T)가 5℃가 되도록 설정하여 양수량 조절수단이 양수펌프의 양수량을 작게하여 순환수 저장탱크로부터 양수되는 순환수의 유량을 줄이게 되고, 반대로 지중열의 온도가 높은 온도(예 18℃)로 검출되면 히트펌프에서 사용되는 열교환온도차(△T)가 3℃가 되도록 설정하여 양수량 조절수단이 순환수 저장탱크로부터 양수되는 양수펌프의 양수량을 크게 하여 순환수의 유량을 늘리게 된다.The control unit 5 controls the flow rate of the circulating water to a low temperature (for example, 16 [deg.] C ), The heat exchange temperature difference ΔT used in the heat pump is set to be 5 ° C., and the amount of water regulating means reduces the amount of water in the amphibious pump to reduce the flow rate of the circulating water pumped from the circulating water storage tank. On the other hand, When the temperature of the heat is detected at a high temperature (for example, 18 DEG C), the heat exchange temperature difference DELTA T used in the heat pump is set to 3 DEG C so that the amount of water to be pumped from the circulating water storage tank is increased, The flow rate of the water is increased.

이와 같이 히트펌프의 열원측열교환기에서 사용되는 열교환온도차(△T)를 지하수 온도에 따라 조절하여 순환수의 양수량을 조절하게 되면 열교환후 환수되는 순환수가 일정한 온도를 유지하게 되어 이와 열교환되는 지하수 역시 환수되는 온도가 일정한 온도를 유지하게 되어 지열공 내 지하수 온도가 급격한 변화를 일으키지 않아 결과적으로 지중열교환기가 스트레스 없이 지속적으로 일정한 효율로 가동할 수 있게 된다.If the heat exchange temperature difference (ΔT) used in the heat source side heat exchanger of the heat pump is adjusted according to the ground water temperature to regulate the amount of the circulating water, the circulating water after the heat exchange maintains a constant temperature, As the temperature to be returned is kept constant, the groundwater temperature in the ground is not changed suddenly. As a result, the underground heat exchanger can be continuously operated with constant efficiency without stress.

상기 유량계(37)는 제어반(5)의 명령에 따라 양수되는 순환수량을 정밀 계측하여 제어반에 제공함으로써 지중 열교환 시스템이 지속적으로 일정한 효율로 제어되어 운전되도록 사용된다. The flow meter 37 precisely measures the quantity of the circulating water sucked in accordance with the command of the control panel 5 and provides the measured quantity to the control panel so that the underground heat exchange system is continuously controlled to operate at a constant efficiency.

상기 온도센서(38)는 순환수 열교환기(31)에서 열교환 후 저장된 순환수 온도를 지속적으로 모니터링하여 지중 열교환 시스템을 지속적으로 일정한 효율로 운전하기 위해 사용된다. 이러한 순환수의 온도는 양수되는 지하수의 온도와 동일하거나 비슷한 온도값을 가져야만 제어반(5)이 히트펌프(2)의 열교환시 열교환온도차(△T)를 조절하는데 오차가 없게 된다.The temperature sensor 38 is used to constantly monitor the circulating water temperature after the heat exchange in the circulating water heat exchanger 31 to continuously operate the underground heat exchange system at a constant efficiency. The temperature of the circulating water must be equal to or comparable to the temperature of the groundwater to be pumped so that the control panel 5 has no error in adjusting the heat exchange temperature difference DELTA T during heat exchange of the heat pump 2. [

상기 수위센서(39)는 순환수 저장탱크(33)에 저장된 순환수의 수량을 지속적으로 측정함으로써 제어반(5)이 히트펌프(2)를 제어시 열교환되는 열교환온도차(△T)를 조절하는데 필요한 유량을 계산할 수 있다. 이때 사용되는 수위센서의 종류는 공지의 사용 수위센서 중에서 지열공의 구조 등을 감안하여 설치하면 된다. 본 발명에서 중요한 것은 수위센서를 통해 얻어지는 수위 변동 정보를 알 수 있으면 충분한 것으로 수위센서의 종류가 본 발명을 한정하는 것은 아니다.The water level sensor 39 continuously measures the quantity of the circulating water stored in the circulating water storage tank 33 so that the control panel 5 is required to control the heat exchange temperature difference ΔT for heat exchange when the heat pump 2 is controlled The flow rate can be calculated. The type of the water level sensor to be used at this time may be set in consideration of the structure of the groundwater hole among known water level sensors. What is important in the present invention is that it is enough to know the water level fluctuation information obtained through the water level sensor, and the kind of the water level sensor does not limit the present invention.

상기 지중열교환기(4)는 기본적으로 지중에 천공되어 지열과 열교환된 지하수가 저장되어 순환수 열교환부와 열교환 후 환수된 지하수와 열교환하는 하나 이상의 지열공(41)과, 상기 지열공에 저장된 지하수를 순환수 열교환부(3)로 양수하고 환수하기 위한 양수관(42) 및 환수관(43)과, 상기 양수관(42)을 통해 지열공(41)에 저장된 지하수를 양수시키기 위해 지열공(41)에 설치된 수중 양수펌프(44)와, 상기 환수관에 설치된 밸브(45)를 포함하여 구성된다.The underground heat exchanger (4) basically comprises at least one ground hole (41) in which groundwater exchanged with the circulating water heat exchanger is heat-exchanged with groundwater after heat exchange with the circulating water heat exchanger, and groundwater stored in the ground hole A water return pipe 43 and a water return pipe 43 for pumping and returning the water to the circulation water heat exchanging unit 3 and the ground water stored in the water feed hole 41 through the water return pipe 42 41, and a valve 45 provided in the water return pipe.

또한 상기 각 지열공(41)마다 양수펌프(44)의 양수량을 실내 부하 정보에 따라 조절하여 양수량을 조절하기 위해 양수펌프마다 양수량 조절수단(46)을 설치하여 제어반(5)의 제어명령에 따라 각 양수펌프(44)의 양수량을 조절하도록 구성하여 종래 최대 양수량으로 양수되는 지중열교환기(4)의 저효율 열교환 문제를 해결하도록 구성된다.In order to adjust the pumped water amount of the pumping water pump 44 according to the indoor load information and to control the pumped water amount for each of the pumping holes 41, a pumping water amount adjusting means 46 is provided for each pumping water pump, And is configured to adjust the pumping amount of each pumping pump (44) to solve the problem of low efficiency heat exchange of the underground heat exchanger (4), which is pumped up to the maximum pumping amount.

상기 양수량 조절수단은 양수펌프에서 공급되는 양수량을 가변적으로 조절할 수 있는 수단으로, 이러한 목적을 달성할 수 있는 수단으로는 조절밸브 수단, 바이패스 밸브수단, 인버터 수단 등이 구비될 수 있다.The amount of water regulating means is a means for variably controlling the amount of water supplied from the amphibious pump. As means for achieving this object, a regulating valve means, a bypass valve means, an inverter means and the like may be provided.

조절밸브 수단의 한 실시예로는 양수펌프의 지하수 유입부 또는 유출부 중 일지점에 설치되어 제어반의 명령에 의해 양수량을 조절하도록, 내경의 단면적을 조절하는 밸브로 구성할 수 있다. 이러한 개도량 조절에 의해 양수량을 가변 조절하여 공급할 수 있게 된다.In one embodiment of the regulating valve means, a valve for regulating the cross-sectional area of the inner diameter is provided at a groundwater inflow portion of the amphibious pump or at one point in the outflow portion to regulate the amount of water by a command from the control panel. By controlling the opening amount, it is possible to control the amount of water to be supplied in a variable manner.

바이패스밸브 수단의 한 실시예로는 양수펌프의 지하수 유입부 또는 유출부 중 일지점에 설치되어 제어반의 명령에 의해 양수량을 조절하도록, 각각 개폐밸브가 구성된 서로 다른 유로를 가지는 2개 이상의 관으로 이루어진 밸브로 구성할 수 있다. 이러한 구성에 의해 1개의 관은 양수관과 연결되고 나머지 1개의 관은 순환수 조정탱크로 연결되어 어느 하나의 관으로만 유로가 연결되어 지하수가 양수되도록 하던가 각 관에 설치된 개폐밸브의 개도량 조절에 의해 양수량을 가변 조절하여 공급할 수 있게 된다.In one embodiment of the bypass valve means, two or more pipes having different flow paths, each of which is provided with an open / close valve, are provided at one of the groundwater inflow portion or the outflow portion of the amphibious pump, The valve can be configured as a valve. With this configuration, one pipe is connected to the pumping water pipe and the remaining one pipe is connected to the circulating water adjusting tank so that the groundwater is pumped to one of the pipes, or the opening amount of the opening / closing valve The amount of water can be adjusted by varying the amount of water supplied.

인버터 수단의 한 실시예로는 양수펌프의 모터 회전량을 제어하는 인버터로 구성되어 필요한 만큼 양수량을 조절할 수 있다.One embodiment of the inverter means comprises an inverter for controlling the motor rotation amount of the amphibious pump so that the amount of pumped flow can be adjusted as needed.

상기에서 설명한 양수량 조절수단은 예시된 실시예 양수량을 조절한다는 기술적 사상을 달성할 수 있다면 다른 수단으로 대체될 수 있음은 물론이다. It goes without saying that the above-described water-volume control means may be replaced by other means as long as the technical idea of controlling the water-volume of the illustrated embodiment can be achieved.

또한 상기 각 지열공은 각각 유량계(47), 온도센서(48) 및 수위센서(49)를 포함하여 구성된다. 필요시 상기 온도센서는 양수관 및 환수관에도 설치되어 양수과정 또는 환수과정에서의 지하수 온도를 측정하게 구성할 수 있다. Each of the ground holes includes a flow meter 47, a temperature sensor 48, and a water level sensor 49. If necessary, the temperature sensor may be installed in the pumping and return pipes to measure the groundwater temperature during the pumping process or the water-returning process.

상기 유량계(47)는 제어반(5)의 명령에 따라 양수되는 지하수량을 정밀 계측하여 제어반에 제공함으로써 지중 열교환 시스템이 지속적으로 일정한 효율로 제어되어 운전되도록 사용된다.The flowmeter 47 precisely measures the amount of underground water that is pumped up according to a command from the control panel 5 and provides the flowmeter 47 to the control panel so that the underground heat exchange system is continuously controlled to operate at a constant efficiency.

상기 온도센서(48)는 지열공에 양수되기 전 지하수의 온도와 열교환 후 환수된 지하수에 따른 지열공 내 지중열의 온도를 지속적으로 모니터링하여 지중 열교환 시스템을 지속적으로 일정한 효율로 운전하기 위해 사용된다. The temperature sensor 48 is used to continuously operate the underground heat exchange system with constant efficiency by continuously monitoring the temperature of the underground water before being pumped into the tail hole and the temperature of the underground heat in the tail hole according to the groundwater reacquired after heat exchange.

또한 상기 유량계와 온도센서에서 전송되는 양수 과정의 유량 및 온도정보를 제어반에서 가공하게 되면 실제 지열공에서 얻어질 수 있는 열량과 COP 정보를 산출할 수 있다.Also, when the control panel processes the flow rate and temperature information of the ambulatory process transmitted from the flow meter and the temperature sensor, the calorie and COP information that can be obtained in the actual geothermal field can be calculated.

상기 수위센서(49)는 지열공에 최초 저장된 지하수의 수량을 측정하고, 운전중 양수 및 환수과정에서의 지열공 내 지하수 수위를 지속적으로 측정하여 제어반에 제공함으로써 순환수 열교환부에 공급되는 지하수의 양수량 및 환수량을 제어하게 된다. 따라서 수위에 따라 각 지열공의 양수량을 조절할 수 있고, 환수량 역시 각 지열공의 환수관 일 지점에 설치된 밸브의 개폐량을 조절하여 각 지열공에 환수되는 양을 각각의 지열공마다 조절할 수 있다.The water level sensor 49 measures the amount of the ground water stored in the groundwater trench and continuously measures the ground water level in the groundwater tanks during the operation of the pumping water during the operation and provides the groundwater level to the control panel so that the groundwater supplied to the circulation water heat exchanger The amount of water to be pumped and the amount of water to be returned are controlled. Therefore, it is possible to control the amount of water discharged from each of the tear holes according to the water level, and the amount of water to be returned to each tear hole can be adjusted for each tear hole by adjusting the opening and closing amount of the valve installed at one point of the water return pipe .

한편, 상기 환수량은 제어반(5)에 의한 밸브(솔레노이드밸브와 같은 전자밸브, 45)의 개폐량에 따라 조절되는데, 제어반이 복수개로 구성된 밸브(44)를 동일한 개폐량으로 조절하는 것이 아니고 각 지열공(41)에 따라 달리 조절하게 구성한다. On the other hand, the amount of water to be circulated is adjusted in accordance with the amount of opening and closing of the valve (solenoid valve 45, etc.) by the control panel 5, (41).

이를 위해 제어반(5)은 밸브(45) 조절시 단일 지열공으로 구성된 시스템에서는 상관없지만 복수개의 지열공으로 이루어진 시스템일 경우 각 지열공에 설치된 수위센서(49)와 온도센서(48)를 통해 얻어진 각 지열공(41)에 저장된 지하수간 수두차와 온도를 고려하여 각각의 지열공에 재주입하게 된다. 이에 따라 각 지열공의 양수량을 양수량 조절수단(46) 제어에 의한 양수펌프(44)의 양수량을 제어하여 양수후 순환수 열교환기(31)를 거친 다음 환수되는 지하수는 재주입시 각 지열공의 상황에 맞게 주입되게 된다. For this, the control panel 5 does not care in a system constituted by a single tapped hole when the valve 45 is adjusted, but in the case of a system composed of a plurality of tapped holes, the control panel 5 is obtained through the water level sensor 49 and the temperature sensor 48 The water is re-injected into each tear hole considering the water head difference and temperature stored in each of the tear holes 41. Accordingly, the amount of pumped water is controlled by controlling the pumped water amount of the pumped water pump 44 by controlling the pumped water amount adjusting means 46, and then the returned groundwater after passing through the circulating water heat exchanger 31 after the pumping water is returned to the state As shown in FIG.

만약 이와 같은 밸브 조절에 의하지 않고 동일한 지하수량을 재주입하게 되면 지열공 내 지하수의 과도한 온도상승 또는 저하가 발생할 수 있고, 또한 지열공 넘침 등의 문제가 발생할 수 있게 된다.If the same amount of underground water is re-injected without using such a valve control, an excessive temperature rise or drop of the groundwater in the geothermal hole may occur, and a problem such as overflowing of geothermal holes may occur.

하지만 본 발명에 따른 제어반은 밸브를 사용하여 지열공으로 환수되는 지하수의 주입 시간을 제어함으로써 각각의 지열공으로 흘러 들어가는 재주입수의 양을 제어하여 지중열의 과도한 상승 혹은 지열공 상부로 지하수가 넘침 등의 현상을 프로그램 상으로 제어하여 방지하게 된다.However, the control panel according to the present invention controls the injection time of the ground water returned to the tail hole by using the valve, thereby controlling the amount of the run-in water flowing into each tail hole and causing excessive rise of the underground heat, So that the phenomenon of the present invention can be controlled by a program.

또한 수위센서(49)는 상기한 지중 열교환 시스템을 지속적으로 일정한 효율로 운전시에 사용할 뿐만 아니라 본 발명의 다른 목적인 지하수 수위 예측을 통한 센서로 사용되게 된다. 이 수위센서는 평상시 지하수 수위 측정과 냉난방 운전중에 발생하는 지중열과의 온도교환 과정에서의 지하수 수위 변동을 측정하여 지진과 같은 자연재해를 예측하게 된다. 따라서 제어반에서는 급격한 수위 정보가 발생하면 지진 등의 전조 현상임을 파악할수 있게 된다. 이때 사용되는 수위센서의 종류는 공지의 사용 수위센서 중에서 지열공의 구조 등을 감안하여 설치하면 된다. 본 발명에서 중요한 것은 수위센서를 통해 얻어지는 수위 변동 정보를 알 수 있으면 충분한 것으로 수위센서의 종류가 본 발명을 한정하는 것은 아니다.In addition, the water level sensor 49 is used as a sensor for predicting the groundwater level, which is another object of the present invention, as well as for using the underground heat exchange system continuously at a constant efficiency. This water level sensor predicts natural disasters such as earthquakes by measuring groundwater level fluctuation during groundwater level measurement and cooling / heating operation. Therefore, if sudden water level information is generated in the control panel, it can be recognized that it is a phenomenon of rolling phenomenon such as an earthquake. The type of the water level sensor to be used at this time may be set in consideration of the structure of the groundwater hole among known water level sensors. What is important in the present invention is that it is enough to know the water level fluctuation information obtained through the water level sensor, and the kind of the water level sensor does not limit the present invention.

한편, 상기 각각의 지열공에서 양수되는 지하수는 보통 헤더와 연결되어 순환수 열교환부에 공급하도록 구성할 수 있다. 이와 같이 헤더(421)를 구비하게 되면 일정량의 지하수를 균일한 압력과 유량으로 공급할 수 있는 장점이 있다.On the other hand, the groundwater pumped into each of the tearing holes may be connected to the header and supplied to the circulating water heat exchanger. When the header 421 is provided as described above, it is possible to supply a predetermined amount of groundwater at a uniform pressure and flow rate.

상기 제어반(5)은 부하에서 검출된 컨트롤러(26)의 설정값과 부하 내 온도센서(27)의 온도 정보값 그리고 지열공(41) 및 순환수 저장탱크(33)에 설치된 온도센서(38), 유량계(37), 수위센서(39)의 정보에 따라 히트펌프 압축기(21)의 압축량 조절, 방향전환밸브(22)의 전환조절, 순환수 열교환부(3)에 공급되는 지하수의 양수량 조절을 위한 지중열교환기(4)의 지열공(41) 내 설치된 각 양수펌프(44)의 양수량을 제어하는 양수량 조절수단(46), 지하수 환수관(43)에 설치된 밸브(45)의 개폐량 조절, 히프펌프(2)에 공급되는 순환수의 유량을 조절하기 위한 순환수 저장탱크(33) 내 순환수 양수펌프(34)의 양수량을 제어하는 양수량 조절수단(35)을 제어하는 역할을 하게 된다.The control panel 5 controls the set value of the controller 26 detected in the load and the temperature information value of the in-load temperature sensor 27 and the temperature information of the temperature sensor 38 provided in the tear hole 41 and the circulating water storage tank 33, The control of the amount of compression of the heat pump compressor 21, the switching of the directional control valve 22, the control of the amount of groundwater supplied to the circulating water heat exchanger 3, A pumping amount adjusting means 46 for controlling the pumping amount of each pumping pump 44 provided in the ground hole 41 of the geothermal heat exchanger 4 for controlling the opening and closing amount of the valve 45 provided in the groundwater return pipe 43, And a pumping amount adjusting means 35 for controlling the pumping amount of the circulating water pumping pump 34 in the circulating water storage tank 33 for controlling the flow rate of the circulating water supplied to the bottom pump 2 .

또한 제어반은 사용자에 의한 제어 모니터링 및 직접적인 제어를 위해 사용자가 휴대하고 있는 테블릿 또는 스마트폰을 포함하는 모바일 단말기(6)와 연결되어 원격모니터링 또는 제어가 가능하도록 통신망 또는 인터넷과 연결되게 구성될수 있다. 통신망과 연결되게 구성하기 위해서는 제어반에 독자적인 전화번호를 부여하여 일정시간벼로 제어반이 사용자의 모바일 단말기에 필요정보를 전송하게 구성하거나 반대로 사용자의 모바일 단말기에서 전화시 제어반이 응답하여 필요 정보가 전송되도록 구성하면 된다.In addition, the control panel may be configured to be connected to a communication network or the Internet so that the control panel can be connected to a mobile terminal 6 including a tablet or a smart phone carried by the user for remote monitoring or control for control monitoring and direct control by the user . In order to be connected to the communication network, a unique telephone number is given to the control panel so that the control panel transmits the necessary information to the user's mobile terminal for a predetermined time, or conversely, the control panel responds to the user's mobile terminal to transmit necessary information .

또한 인터넷을 통해 연결되도록 구성하기 위해서는 제어반을 공지의 인터넷연결수단을 구비하여 제어반의 모니터링 정보와 제어권한이 인터넷을 통해 사용자의 모바일 단말기에 전송되어 모바일 단말기의 설치된 응용프로그램을 통해 해당 제어반 정보가 표출되게 구성하면 된다. 이때 모바일 단말기에서 사용자의 입력이 있으면 제어 명령의 우선권을 가지게 된다. In addition, in order to configure the control panel to be connected through the Internet, a control panel is provided with a known Internet connection means so that the monitoring information and control authority of the control panel are transmitted to the user's mobile terminal through the Internet and the corresponding control panel information is displayed . At this time, if the mobile terminal has the input of the user, it has the priority of the control command.

이하에서는 상기한 구성을 가지는 지중 열교환 시스템의 구체적인 제어 방법을 도 2를 참조하여 설명한다. 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 제어 단계를 보인 순서도이다. Hereinafter, a specific control method of the underground heat exchange system having the above-described configuration will be described with reference to FIG. 2 is a flowchart showing a control step according to an embodiment of the present invention.

먼저 제어반은 지중 열교환 시스템의 부하에 대한 냉난방을 위해 부하 또는 히트펌프의 부하측 열교환기에 설치된 고정형 컨트롤러 또는 리모컨에 의해 전원이 On 되면서 냉난방 상황에 따라 사용자가 필요로 하는 온도가 설정되면 이러한 신호를 받은 제어반은 부하 내 온도를 측정하는 온도센서에서 검출된 실제 온도 정보와 설정된 온도정보를 비교하여 히프펌프 내 압축기의 가동시 필요한 용량을 계산하여 지열공에서 양수해야 할 지하수량을 산정하는 단계(S10)를 가진다.First, the control panel is turned on by the fixed controller or remote control installed in the load side heat exchanger of the load or heat pump for cooling and heating the load of the underground heat exchange system. When the temperature required by the user is set according to the cooling / (S10) of calculating an amount of underground water to be pumped in a tear hole by calculating a capacity required for operating the compressor in the heap pump by comparing the actual temperature information detected by the temperature sensor for measuring the temperature in the load with the set temperature information I have.

이후 제어반이 양수될 지하수량이 최대 양수량 만큼 필요 없다고 판단되면 유선 또는 무선 방식으로 회로 연결된 양수량 조절수단에 명령을 내려 각 지열공 내 설치된 수중 양수펌프의 양수량을 조절하여 필요로 하는 지하수가 양수관을 통해 양수시키는 단계(S20)를 가진다. If the control panel judges that the amount of underground water to be pumped up is not needed by the maximum amount of water, it instructs the means of controlling the amount of water connected to the circuit by a wire or wireless method and adjusts the amount of pumped water pump installed in each pumped hole, (S20).

이때 양수량 제어시 적용되는 이론적 원리는 Q= mct라는 공식에 의해서 제공되는 것으로 열교환시스템의 열원은 Q(칼로리)를 확보하는 것으로 이를 이용하여 온도가 크게 되면 지하수의 양수량을 줄이고, 온도가 작게 되면 양수량을 양수량을 크게 하면 되므로 부하 정도에 따라 필요한 열교환용 지하수의 용량을 양수량 조절수단을 사용하여 양수펌프의 양수량을 변화시키면 된다.In this case, the theoretical principle applied in the control of the water discharge is provided by the formula Q = mct. The heat source of the heat exchange system is ensured Q (calorie). When the temperature is increased, the amount of ground water is decreased. It is only necessary to change the amount of groundwater for heat exchange required according to the degree of the load by changing the amount of water to be pumped by using the water amount adjusting means.

각각의 지열공에서 양수된 지하수는 각각 공급되거나 필요에 따라 선택적으로 설치된 헤더에서 모인 후 일정한 유속 및 유량으로 순환수 열교환부의 순환수열교환기에 공급되어 순환수와 열교환되면서 지중열을 전달하게 된다. The groundwater pumped from each tuyeres is supplied to the circulating water heat exchanger, and is supplied to the circulating water heat exchanger at a constant flow rate and flow rate, and is heat exchanged with the circulating water to transfer the underground heat.

이후 순환수 열교환기와 열교환된 지하수를 제어반에 의해 밸브의 개폐량을 조절하여 환수되는 시간을 달리함으로써 각 지열공으로 주입되는 지하수량을 조절하는 단계(S30)를 가진다.Thereafter, controlling the amount of opening and closing of the valve by means of the control panel by exchanging the circulating water heat exchanger and the groundwater exchanged with the circulating water heat exchanger, and controlling the amount of underground water injected into each of the trenches is performed at step S30.

순환수 열교환기와 열교환되면서 냉난방 운전 조건에 따라 온도가 승온되거나 낮아진 지하수는 재차 열교환을 위해 환수관을 통해 지열공으로 재주입되는 과정을 거치게 되는데, 이때 동일한 양의 지하수가 환수되어 재주입되는 것이 아니라 제어반에 의해 개폐량이 조절되는 밸브를 통과하면서 각 지열공으로 주입되는 지하수량이 조절되게 된다. As the heat exchanged with the circulating water heat exchanger, the ground water whose temperature is raised or lowered according to the cooling / heating operation condition is re-injected into the tail hole through the water return pipe for heat exchange again. At this time, the same amount of ground water is not re- The control panel controls the amount of underground water injected into each hole through the valve controlled by the opening / closing amount.

제어반은 최초 양수량 대비 적어도 70%정도 환수되는 지하수량을 조절시 각 지열공에 설치된 수위센서와 온도센서를 통해 얻어진 저장된 지하수간 수두차와 온도를 고려하여 각 환수관의 일지점에 설치된 밸브를 조절하여 환수되는 지하수의 주입 시간을 제어함으로써 각각의 지열공으로 흘러 들어가는 재주입수의 양을 제어하여 지중열의 과도한 상승 혹은 지열공 상부로 지하수가 넘침 등의 현상을 제어하게 된다.The control panel adjusts the valve installed at one point of each return pipe considering the difference between the stored water level and the temperature of stored groundwater obtained through the water level sensor and temperature sensor installed in each hole when adjusting the underground water volume which is at least 70% In this way, the control of the amount of recharge water flowing into each geothermal hole is controlled by controlling the injection time of the rechargeable groundwater, thereby controlling the excessive rise of the geothermal field or overflowing the groundwater.

만약 이러한 환수량 조절없이 동일한 환수량으로 재주입되면 경우에 따라 복수개의 지열공 중 어떤 지열공은 수위가 높아져 지열공 상부로 넘치게 되는 경우가 발생하고, 각기 다른 양수량으로 양수된 상태라면 동일한 열량의 지하수가 재주입시 각 지열공 내 수온이 이웃하는 지열공 내 지하수 온도와 차이가 발생하기 때문에 제어반에 의한 원활한 지중 열교환 시스템이 지속적으로 일정한 효율로 운전되기 어려워 질 수 있다.If the same amount of water is re-injected without regulating the amount of water, there is a case where the water level of one of the plurality of water holes is floated to the upper water hole, and if the water is pumped to different water amounts, Since the groundwater temperature is different from the groundwater temperature in the neighboring geothermal space, the smooth underground heat exchange system by the control panel may be difficult to operate with constant efficiency.

이와 같이 제어반이 환수되는 지하수량을 조절하게 되면 지열공 내 저장된 지중열 에너지를 가진 지하수 또는 열교환 후 환수된 지열공에 저장된 지하수의 온도가 일정 온도 이상 상승하면서 발생할 수 있는 지중 열교환 시스템의 가동 중단을 방지하게 된다. If the underground water volume is regulated as described above, it is possible to stop the operation of the underground heat exchange system, which may occur when the temperature of the groundwater having stored geothermal energy in the geothermal space or the groundwater stored in the geothermal cavity after heat exchange increases above a certain temperature .

참고로 본원발명과 같이 않는 종래 지중열교환 시스템일 경우 지열공에 저장된 지하수는 일반적으로 지중열의 온도에 따라 연중 16 ~ 18℃를 유지하지만, 양수된 지하수가 히프펌프의 냉매와 열교환된 순환수와 열교환하게 되면 냉방모드 기준 최고 24 ~ 25℃까지 승온되게 되는데, 이처럼 과도한 온도를 가진 지하수가 지열공에 재주입되게 되면 지중열교환기에 스트레스를 주게 되고, 결국 전체 지중 열교환 시스템의 열교환 효율이 저하되어 신뢰성 제고에 큰 문제가 생기게 된다. For reference, in the case of the conventional underground heat exchange system, the groundwater stored in the ground hole is generally maintained at 16 to 18 ° C. throughout the year depending on the temperature of the underground heat. However, the pumped groundwater is circulated through the circulating water, , The temperature is raised up to 24 ~ 25 ° C in the cooling mode mode. When the groundwater having excessive temperature is re-injected into the hot air hole, stress is applied to the underground heat exchanger. As a result, the heat exchange efficiency of the entire underground heat exchange system is lowered, A large problem occurs.

한편, 상기 단계를 거치면서 부하에 따라 양수량이 조절된 상태로 지하수가 공급되어 순환수열교환부의 순환수열교환기와 열교환이 이루어지게 되면 제어반은 각 지열공 내 설치된 온도센서로부터 얻은 지중열의 온도에 따라 히트펌프의 열원측열교환기에서 사용되는 열교환온도차(△T)를 설정된 범위 내에서 크게 하던가 작게 조절하여 공급되는 순환수량을 제어하여 열원측열교환기에서 냉매를 열교환시켜 냉난방 운전 설정에 따라 부하측열교환기가 부하를 냉방시키거나 난방시키도록 제어하는 단계(S40)를 수행한다.Meanwhile, when the groundwater is supplied to the circulating water heat exchanger in a state in which the pumped water amount is controlled according to the load, the control panel performs heat exchange with the circulating water heat exchanger of the circulating water heat exchanger according to the temperature of the earth column, The heat exchange heat exchanger is used to heat the refrigerant in a heat source heat exchanger by controlling a circulation quantity to be increased or decreased within a predetermined range by controlling the heat exchange temperature difference ΔT used in the heat source side heat exchanger of the pump so that the load side heat exchanger (Step S40).

이와 같이 열교환온도차(△T)를 조절하여 순환수의 유량을 조절하는 이유는 일반적인 지중 열교환 시스템이 고정된 열교환온도차(△T)로 히트펌프가 운전되어 운전시간이 늘어나면 점차 지열공 내 저장되는 지하수 온도가 정상적인 열교환이 이루어질 수 없는 상태에 다다르는데 비해 본 발명처럼 제어반에 의해 조절되는 열교환온도차(△T)로 운전되게 되면 열교환된 순환수의 온도가 급격하게 상승하거나 하강하지 않아 결과적으로 순환수와 열교환 후 환수되는 지하수의 온도가 급격히 상승하거나 하강하지 않은 상태를 유지한 상태로 지열공 내로 환수됨으로써 일정한 COP가 유지되어 지중열교환기가 스트레스 없이 열교환이 지속될 수 있어서 안정적으로 지중 열교환 시스템이 가동될 수 있기 때문이다.The reason why the flow rate of the circulating water is adjusted by adjusting the heat exchange temperature difference (DELTA T) is that when a general heat exchange system is operated with a fixed heat exchange temperature difference (DELTA T) and the operation time is increased, When the groundwater temperature reaches a state where normal heat exchange can not be achieved, the temperature of the heat-exchanged circulating water does not rise or fall sharply as a result of operation of the heat exchange temperature difference ΔT controlled by the control panel as in the present invention, And the groundwater exchanged after the heat exchange is maintained in a state in which the temperature of the groundwater is not rapidly raised or lowered. Thus, the COP is kept constant and the heat exchanging operation can be continued without stress. It is because.

한 실시예로 본 발명에 따른 제어반은 냉방운전 기준으로 지중열의 온도가 낮은 온도(예 16℃)로 검출되면 히트펌프의 열원측열교환기에서 사용되는 열교환온도차(△T)가 5℃가 되도록 설정하여 양수량 조절수단이 양수펌프의 양수량을 작게하여 순환수 저장탱크로부터 양수되는 순환수의 유량을 줄이도록 제어하는 단계를 가진다.In one embodiment, when the temperature of the underground heat is detected at a low temperature (for example, 16 DEG C) on the basis of the cooling operation standard, the control panel according to the present invention is set so that the heat exchange temperature difference DELTA T used in the heat source side heat exchanger of the heat pump is 5 DEG C So that the amount of water regulating means reduces the amount of water in the amphibious pump so as to reduce the flow rate of the circulating water pumped from the circulating water storage tank.

반대로 지중열의 온도가 높은 온도(예 18℃)로 검출되면 히트펌프의 열원측열교환기에서 사용되는 열교환온도차(△T)가 3℃가 되도록 설정하여 양수량 조절수단이 순환수 저장탱크로부터 양수되는 양수펌프의 양수량을 크게 하여 순환수의 유량을 늘리도록 제어한다.On the contrary, when the temperature of the earth is detected at a high temperature (e.g., 18 DEG C), the heat exchange temperature difference (DELTA T) used in the heat source side heat exchanger of the heat pump is set to 3 DEG C, The pump is controlled to increase the flow rate of the circulating water by increasing the amount of water to be pumped.

상기에서 열교환온도차(△T)를 3~ 5℃로 한정하였지만 본 발명은 이러한 수치에만 한정되는 것은 아니고 지중열의 온도에 따라 냉난방에 따른 히트펌프의 가동을 위한 열교환온도차(△T)를 조절한다는 것과 이러한 열교환온도차(△T)에 따라 순환수의 유량을 양수량 조절수단을 통해 양수펌프의 양수량을 제어하여 조절한다는 것이 핵심이다.Although the heat exchange temperature difference? T is limited to 3 to 5 占 폚 in the above description, the present invention is not limited to the above-mentioned numerical values, and it is possible to adjust the heat exchange temperature difference? T for operating the heat pump according to the temperature of the earth, It is essential that the flow rate of the circulating water is controlled by controlling the pumping amount of the amniotic pump through the pumping amount adjusting means according to the heat exchange temperature difference? T.

즉, 순환수 열교환부내에 양수량 조절수단을 설치하여 제어 함으로써 히트펌프에서 열교환 후 나오는 순환수의 온도를 일정하게 유지코자 하는 것으로, 예를 들어 히트펌프에 들어가는 순환수의 온도가 19℃일 때 히트펌프가 통상적으로 열교환온도차(△T)를 5℃로 설정시 23~24℃ 정도가 되는데, 이는 지중열교환기가 스트레스를 받아 양수된 지하수의 온도가 올라가게 되면 그만큼 더 상승하게 되어 있고, 그렇게 되면 통상 27도가 넘게 될 경우 냉난방 열원으로써 사용할 수 없게 되므로 이를 방지하기 위해 본 발명은 순환수 공급량과 열교환온도차(△T)를 제어함으로써 결과적으론 히트펌프 내에서 열교환 후 나오는 순환수의 온도를 24℃ 정도로 낮추도록 제어하여 지하수와 열교환시키고자 하는 것이다.That is, when the temperature of the circulating water entering the heat pump is 19 [deg.] C, for example, when the temperature of the circulating water flowing out of the heat pump is controlled to be constant by controlling the amount of water regulating means provided in the circulating water heat exchanging unit, When the heat exchange temperature difference (ΔT) of the pump is set to 5 ° C., the pump is usually in the range of 23 to 24 ° C. This is because when the groundwater heat exchanger is stressed and the pumped water is pumped up, The temperature of the circulating water after the heat exchange in the heat pump is lowered to about 24 DEG C by controlling the circulating water supply amount and the heat exchange temperature difference DELTA T in order to prevent it from being used as a heat source for heating and cooling. So as to exchange heat with groundwater.

상기에서 히트펌프 내의 △T는 Q=mct라는 공식에 의해서 온도와 순환수의 반비례 관계를 통하여 충분히 구현 가능하다.In the above, ΔT in the heat pump can be sufficiently implemented through the inverse relationship of the temperature and the circulating water by the formula Q = mct.

상기한 실내 부하에 따른 지하수 양수량의 조절단계와 지하수 온도에 따른 히트펌프내 열교환온도차(△T) 조절과 순환수 유량 조절 단계를 다단으로 거치게 되면 열교환 후 지하수 및 순환수의 온도를 일정하게 유지함으로써 지중열교환기의 스트레스를 저감 혹은 늦추게 되어 지중열교환 시스템이 오전에 운전을 시작한 후 오후가 되어도 지열시스템의 지속적인 사용이 가능하여 냉난방 효율 저하가 발생하지 않고 일정한 COP(지열시스템 COP 4.5)를 달성하여 지속적으로 일정한 효율로 지중열교환 시스템 운전이 가능하게 된다.When the groundwater flow rate is adjusted according to the indoor load and the groundwater temperature is controlled according to the heat exchange temperature difference (ΔT) in the heat pump and the circulating water flow rate control step is performed in multiple stages, the temperature of the groundwater and the circulating water after the heat exchange is kept constant It is possible to use the geothermal system continuously even after the afternoon after the start of operation in the morning since the underground heat exchange system reduces or slows down the stress of the underground heat exchanger. Thus, the COP 4.5 (geothermal system COP) It is possible to continuously operate the underground heat exchange system with constant efficiency.

한편, 제어반은 사용자가 편리하게 지중 열교환 시스템의 운전 과정중의 제어과정 모니터링 또는 제어를 할 수 있도록 핸드폰 또는 태블릿과 같은 모바일 단말기와 연동되게 구성될 수 있다.Meanwhile, the control panel can be configured to be interlocked with a mobile terminal such as a mobile phone or a tablet so that the user can conveniently monitor or control the control process during the operation of the underground heat exchange system.

또한, 제어반은 지중열교환 시스템의 운전 제어 중 지진과 같은 자연재해 예측 모니터링 단계도 수행한다.The control panel also performs a natural disaster prediction monitoring step such as an earthquake during operation control of the underground heat exchange system.

이러한 자연재해 예측은 지중열교환기 가동중에 지하수 환수시의 정보를 얻기 위해 각 지열공에 설치된 수위센서를 통해 지속적으로 수위를 검출하게 되는데, 제어반이 검출된 지하수의 수위값이 누적된 지하수의 변동 범위내 수위값이 아니고 급격하게 하강된 수위, 즉, 지하수 마름 현상이 발생하면 이를 검출하여 지진등의 자연재해가 발생할 수 있는 경우라고 예측하게 된다.In order to obtain information on the return of groundwater during the operation of the geothermal heat exchanger, the natural disaster prediction is continuously detected by the water level sensor installed in each geothermal field. The water level of the groundwater detected by the control panel is varied It is predicted that a natural disaster such as an earthquake may occur when a water level which is not a water level value but abruptly descends, that is, a ground water desiccation phenomenon occurs, is detected.

이러한 자연재해 전조증상이 검출되면 이러한 수위 정보를 제어반이 자동으로 재난 당국에 알려주는 단계를 구비할 수 있다.If such a natural disaster symptom is detected, the control panel may automatically inform the disaster authorities of the level information.

또한 한편 제어반은 제어반은 지중열교환 시스템의 운전 제어 중 정량적인 지열의 COP 계산 단계도 수행한다.On the other hand, the control panel also performs the COP calculation step of the quantitative geothermal process during the operation control of the underground heat exchange system.

종래의 지중열교환 시스템에서는 이와 같은 COP계산이 불가능했는데, 그 이유는 단순히 지열공에 설치된 양수펌프가 최대 양수량으로 운전되었기에 부하에 따라 단순히 가동이 on/off되는 기능만 담당하였기에 COP 측정시 실제 지열공에서의 지열을 계산하는데 사용되는 지하수량과 온도를 알 수 없어 시뮬레이션 상에서 얻는 값과 단지 히트펌프만의 COP를 계산하였다.In the conventional underground heat exchange system, such COP calculation was not possible because the amphibious pump installed in the geothermal facility was operated at the maximum pumped water quantity, so that it was merely operated to turn on / off according to the load. And the COP of the heat pump alone was calculated.

하지만 본 발명은 지열공에 설치된 양수량 조절수단에 의해 양수량이 제어되는 수중모터 및 유량계 그리고 온도센서가 구비되어 운전중에 유량과 온도에 대한 정량적 데이터를 지속적으로 얻게 됨에 따라 데이터 베이스화가 가능하여 실제로 지열에서 얻을 수 있는 열량과 그에 따른 전기 대체량(이를 신재생에너지에서는 전기 생산량이라고 표현함)과 COP를 정확히 산출할 수 있다.However, according to the present invention, since an underwater motor, a flow meter, and a temperature sensor, which are controlled by a water amount adjusting means installed in a geothermal hole, are provided to continuously obtain quantitative data on flow rate and temperature during operation, The amount of calories that can be obtained and the resulting electricity substitution (which is referred to as electricity production in renewable energy) and the COP can be accurately calculated.

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. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims and their equivalents. Of course, such modifications are within the scope of the claims.

(1) : 부하 (2) : 히트펌프
(3) : 순환수 열교환부 (4) : 지중열교환기
(5) : 제어반 (6) : 모바일 단말기
(21) : 압축기 (22) : 방향전환밸브
(23) : 열원측 열교환기 (24) : 팽창밸브
(25) : 부하측 열교환기 (26) : 컨트롤러
(27) : 온도센서 (31) : 순환수 열교환기
(32) : 순환수 공급관 (33) : 순환수 저장탱크
(34) : 순환수 양수펌프 (35) : 양수량 조절수단
(36) : 순환수 환수배관 (37) : 유량계
(38) : 온도센서 (39) : 수위센서
(41) : 지열공 (42) : 양수관
(43) : 환수관 (44) : 양수펌프
(45) : 밸브 (46) : 양수량 조절수단
(47) : 유량계 (48) : 온도센서
(49) : 수위센서 (421) : 헤더
(1): load (2): heat pump
(3): circulating water heat exchanger (4): underground heat exchanger
(5): control panel (6): mobile terminal
(21): compressor (22): direction change valve
(23): heat source side heat exchanger (24): expansion valve
(25): load side heat exchanger (26): controller
(27): Temperature sensor (31): Circulating water heat exchanger
(32): circulating water supply pipe (33): circulating water storage tank
(34): Circulating water pumping pump (35): Amount of water regulating means
(36): circulating water return pipe (37): flow meter
(38): Temperature sensor (39): Water level sensor
(41): Geothermal (42): Pumping pipe
(43): water return pipe (44): positive displacement pump
(45): Valve (46): Amount of water regulating means
(47): Flow meter (48): Temperature sensor
(49): Level sensor (421): Header

Claims (12)

부하를 냉난방 하기 위해, 냉매와 순환수가 열교환하는 열원측 열교환기와, 부하와 열교환하는 부하측 열교환기를 포함하는 히트펌프와;
지열공에서 양수된 지하수와 열교환하는 순환수 열교환기와, 열교환된 순환수를 저장하는 순환수 저장탱크와, 순환수 저장탱크에 저장된 순환수를 열원측 열교환기로 양수시키는 순환수 양수펌프와, 양수펌프의 양수량 조절수단과, 상기 순환수 저장탱크 내에 저장된 순환수 온도를 측정하는 온도센서, 순환수 양수량을 측정하는 유량계, 순환수 저장탱크 내 순환수 수위를 측정하는 수위센서를 포함하는 순환수 열교환부와;
상기 순환수 열교환부와 열교환되는 지하수가 저장된 지열공과, 지하수를 양수하는 양수펌프와, 양수펌프의 양수량 조절수단과, 지열공 내 지하수 온도를 측정하는 온도센서, 양수량을 측정하는 유량계, 지열공 내 지하수 수위를 측정하는 수위센서, 환수관에 설치되어 열교환된 지하수의 환수량을 조절하는 밸브를 포함하는 지중열교환기와;
상기 히트펌프, 순환수 열교환부 및 지중열교환기를 제어하여, 부하 조건에 따라 히트펌프 가동에 필요한 지하수의 양수량을 조절하고, 지열공 내 지중열의 온도에 따라 히프펌프의 열교환온도차(△T)와 히프펌프와 열교환되는 순환수의 공급량을 조절하는 제어반;을 포함하여 구성하되.

상기 제어반은, 순환수 공급량 조절시 지열공마다 설치된 온도센서를 통해 얻어진 지하수 온도가 낮으면 설정된 범위 내에서 히트펌프가 높은 열교환온도차(△T)를 가지게 설정하여 적은 유량의 순환수가 공급되도록 하고, 지하수 온도가 높으면 히트펌프가 낮은 열교환온도차(△T)를 가지게 설정하여 많은 유량의 순환수가 공급되도록 제어하고, 선택적으로 상기 히트펌프의 열교환온도차(△T)를 조절시 순환수 저장탱크에 설치된 온도센서에서 얻어진 순환수의 온도를 포함하여 조절하게 구성하고,
또한 상기 제어반은 양수량을 조절시, 양수된 지하수가 순환수 열교환부의 순환수 열교환기와 열교환 후 지열공으로 환수될 때, 제어반이 각 지열공에 저장된 지하수간 수두차와 온도를 고려하여 각각의 지열공과 연결된 환수관에 설치된 밸브를 조절하여 재주입 유량을 조절하도록 제어하며,
또한 상기 제어반은 순환수 공급량 조절시 사용자가 설정한 부하의 냉난방 온도와 온도센서에서 검출된 부하 내 실제 온도정보를 비교하여 히프펌프 내 압축기 가동시 필요한 용량을 계산하여 각 지열공에서 양수될 지하수량을 산정하고, 이후 제어반이 양수량 조절수단에 명령을 내려 각 지열공 내 설치된 수중 양수펌프의 양수량을 조절하여 필요로 하는 지하수가 양수관을 통해 순환수 열교환부로 양수시켜 제어하도록 구성한 것을 특징으로 하는 지중 열교환 시스템.
A heat pump including a heat source side heat exchanger for exchanging heat between the refrigerant and the circulating water for cooling and heating the load and a load side heat exchanger for heat exchange with the load;
A circulating water pumping pump for pumping the circulating water stored in the circulating water storage tank to the heat source side heat exchanger, and a circulating water pump for circulating the pumped water to the heat pump side heat exchanger, A water temperature sensor for measuring the temperature of the circulating water stored in the circulating water storage tank, a flow meter for measuring the circulating water amount of water, and a water level sensor for measuring the circulating water level in the circulating water storage tank Wow;
A water pump for pumping the ground water; a water temperature controller for measuring the ground water temperature in the groundwater; a flow meter for measuring the pumped water; An underground heat exchanger including a water level sensor for measuring the ground water level, and a valve installed in the water return pipe and regulating the water volume of the heat exchanged groundwater;
The heat pump, the circulating water heat exchanging unit and the underground heat exchanger are controlled to regulate the amount of ground water required for operating the heat pump according to the load condition, and the heat exchange temperature difference (DELTA T) And a control panel for controlling the supply amount of circulating water heat-exchanged with the pump.

The control panel sets the heat pump to have a high heat exchange temperature difference (DELTA T) within a set range when the ground water temperature obtained through the temperature sensor provided for each geothermal hole is low when the circulating water supply amount is adjusted, The control unit controls the heat pump to have a low heat exchange temperature difference (DELTA T) so as to supply a large amount of circulating water, and selectively controls the heat exchange temperature difference (DELTA T) The temperature of the circulation water obtained from the sensor is included,
In addition, when controlling the amount of water, the control panel, when the pumped groundwater is returned to the groundwater after heat exchange with the circulating water heat exchanger of the circulating water heat exchanging unit, the control panel considers the difference between the water headwater stored in each groundwater hole and the temperature, The control of the regeneration flow rate by regulating the valve installed in the connected water return pipe,
The control panel compares the cooling / heating temperature of the load set by the user with the actual temperature information of the load detected by the temperature sensor when the circulating water supply amount is adjusted to calculate the capacity required for operating the compressor in the heap pump, And then the control panel issues a command to the pumped water regulating means to control the pumped water amount of the underwater pumping water pump installed in each pothole so that the required groundwater is controlled to be pumped to the circulating water heat exchanging portion through the pumped water pipe. Heat exchange system.
삭제delete 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 제어반은,
각 지열공에 설치된 지하수의 수위 측정 정보를 분석하여 지진 발생을 모니터링하게 제어하고,
양수량 조절수단에 의해 양수량이 제어되는 수중모터 및 유량계 그리고 온도센서를 통해 운전 중 얻어지는 유량과 온도에 대한 정량적 데이터를 통해 지열공에서 얻을 수 있는 열량과 COP를 산출하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 지중 열교환 시스템.
The method according to claim 1,
The control panel,
It analyzes the water level measurement information of the ground water installed in each geothermal hole, monitors and monitors the earthquake occurrence,
And controlling the amount of heat and COP that can be obtained in the tearing hole to be calculated through the quantitative data on the flow rate and the temperature obtained during the operation through the underwater motor and the flow meter and the temperature sensor in which the pumped water amount is controlled by the pumped water amount adjusting means. system.
청구항 1에 있어서,
상기 제어반과 연동되게 원격연결되어 사용자가 편리하게 지중 열교환 시스템의 운전 과정 중의 제어과정 모니터링 또는 제어를 할 수 있는 모바일 단말기;를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 지중 열교환 시스템.
The method according to claim 1,
And a mobile terminal connected to the control panel in a remote connection so that the user can conveniently monitor or control the control process during the operation of the underground heat exchange system.
부하와; 열교환된 냉매를 이용하여 부하를 냉난방시키는 히트펌프와; 히트펌프의 냉매와 열교환되는 순환수를 제공하도록 순환수 열교환기, 순환수 양수펌프, 순환수 저장탱크를 포함하는 순환수 열교환부와; 상기 순환수 열교환부와 열교환되는 지하수를 제공하도록 지하수가 저장되는 지열공, 양수펌프를 포함하는 지중열교환기와; 상기 히트펌프, 순환수 열교환부 및 지중열교환기를 제어하는 제어반;을 포함하여 구성되는 청구항 1, 청구항 4, 청구항 5 중 어느 한 항에 따른 지중 열교환 시스템의 제어 방법에 있어서,
a) 제어반에서 부하 조건에 따라 히트펌프 가동에 필요한 지하수의 양수량을 조절하는 단계와;
b) 제어반에서 지열공 내 지중열의 온도에 따라 히프펌프의 열교환온도차(△T)와 히프펌프와 열교환되는 순환수의 공급량을 조절하는 단계;를 포함하되,

상기 a)단계에서 지하수의 양수량 조절은 지중열교환기에 구비되는 하나 이상의 지열공 마다 양수량 조절수단을 설치하여 제어반의 명령에 따라 양수펌프의 양수량을 제어하여 조절하고, 상기 b)단계에서 순환수의 공급량 조절은 순환수 저장탱크에 양수량 조절수단을 설치하여 제어반의 명령에 따라 순환수 양수펌프의 양수량을 제어하여 조절하도록 구성하고,
상기 a)단계는 양수된 지하수가 순환수 열교환부의 순환수 열교환기와 열교환 후 지열공으로 환수될 때, 제어반이 각 지열공에 저장된 지하수간 수두차와 온도를 고려하여 각각의 지열공과 연결된 환수관에 설치된 밸브를 조절하여 재주입 유량을 조절하는 단계를 포함하며,
상기 a)단계는 제어반이 사용자가 설정한 부하의 냉난방 온도와 온도센서에서 검출된 부하 내 실제 온도정보를 비교하여 히프펌프 내 압축기 가동시 필요한 용량을 계산하여 각 지열공에서 양수될 지하수량을 산정하는 단계와; 이후 제어반이 양수량 조절수단에 명령을 내려 각 지열공 내 설치된 수중 양수펌프의 양수량을 조절하여 필요로 하는 지하수가 양수관을 통해 순환수 열교환부로 양수시키는 단계;를 포함하고,
상기 b)단계는 제어반이 지열공마다 설치된 온도센서를 통해 얻어진 지하수 온도가 낮으면 설정된 범위 내에서 히트펌프가 높은 열교환온도차(△T)를 가지게 설정하여 적은 유량의 순환수가 공급되도록 하고, 지하수 온도가 높으면 히트펌프가 낮은 열교환온도차(△T)를 가지게 설정하여 많은 유량의 순환수가 공급되도록 조절하는 단계이고, 선택적으로 상기 제어반은 히트펌프의 열교환온도차(△T)를 조절시 순환수 저장탱크에 설치된 온도센서에서 얻어진 순환수의 온도를 포함하여 조절하도록 구성된 것을 특징으로 하는 지중 열교환 시스템의 제어 방법.
A load; A heat pump for cooling and heating the load using the heat exchanged refrigerant; A circulating water heat exchanger including a circulating water heat exchanger, a circulating water pump, and a circulating water storage tank to provide circulating water to be heat-exchanged with the refrigerant of the heat pump; An underground heat exchanger including a groundwater hole and a water pump for storing groundwater to provide groundwater to be heat-exchanged with the circulation water heat exchanger; And a control panel for controlling the heat pump, the circulating water heat exchanging unit, and the underground heat exchanger, the control method for the underground heat exchange system according to any one of claims 1, 4, and 5,
a) controlling the amount of groundwater required for operation of the heat pump according to the load condition at the control panel;
b) adjusting the heat exchange temperature difference (ΔT) of the bottom pump and the supply amount of circulating water heat-exchanged with the bottom pump according to the temperature of the underground heat in the tearing hole in the control panel,

In the step a), the amount of the groundwater is adjusted by controlling the amount of water in the amphibious pump in accordance with the command of the control panel by providing a water amount adjusting means for each of at least one tapped hole provided in the underground heat exchanger, The control means is provided to control the amount of water in the circulating water pump in accordance with a command from the control panel,
In the step a), when the pumped groundwater is returned to the tuyeres after the heat exchange with the circulating water heat exchanger of the circulating water heat exchanger, the control panel controls the amount of the groundwater in the tanks, And regulating the installed valve to regulate the re-injection flow rate,
In the step a), the control panel compares the cooling / heating temperature of the load set by the user with the actual temperature information detected by the temperature sensor, calculates the capacity required for operating the compressor in the hydraulic pump, and calculates the amount of groundwater to be pumped ; Then, the control panel issues a command to the pumped water regulating means to regulate the pumped water amount of the underwater pumped water pump installed in each of the potholes so that the required groundwater is pumped to the circulating water heat exchanger through the pumped water pipe.
In the step b), when the groundwater temperature obtained through the temperature sensor provided at each control hole is low, the control panel sets the heat pump to have a high heat exchange temperature difference (DELTA T) within a set range to supply circulating water with a small flow rate, The temperature of the heat pump is set to a low heat exchange temperature difference DELTA T so that a large amount of circulating water is supplied to the heat pump. Optionally, the control panel controls the heat exchange temperature difference DELTA T of the heat pump, And adjusting the temperature of the circulating water including the temperature of the circulating water obtained from the installed temperature sensor.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 청구항 6에 있어서,
상기 a)단계는 제어반이 각 지열공에 설치된 지하수의 수위 측정 정보를 분석하여 지진 발생을 모니터링 하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지중 열교환 시스템의 제어 방법.
The method of claim 6,
Wherein the step a) further comprises monitoring the occurrence of seismic waves by analyzing the level measurement information of the groundwater installed in each of the trenches.
청구항 6에 있어서,
상기 a)단계는 제어반이 양수량 조절수단에 의해 양수량이 제어되는 수중모터 및 유량계 그리고 온도센서를 통해 운전 중 얻어지는 유량과 온도에 대한 정량적 데이터를 통해 지열공에서 얻을 수 있는 열량과 COP를 산출하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지중 열교환 시스템의 제어 방법.
The method of claim 6,
In the step a), the control panel calculates the amount of heat and the COP that can be obtained from the tearing hole through the quantitative data on the flow rate and the temperature obtained during the operation through the underwater motor and the flow meter and the temperature sensor in which the pumped water amount is controlled by the pumped- Further comprising: a control unit for controlling the operation of the underground heat exchange system.
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