KR101984242B1 - Method for calculation of heating value of brine-refrigerant type heat pump system using geothermal heat energy - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 지열을 이용하는 브라인-냉매 방식 히트펌프 시스템의 열량 계산 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 열원측의 매체로 브라인을 사용하고 수요측의 매체로 냉매를 사용하는 브라인-냉매 방식 히트펌프 시스템에서 브라인을 사용하는 열원측의 생산열량을 계산함으로써 수요측의 소비열량을 계산할 수 있는 지열을 이용하는 브라인-냉매 방식 히트펌프 시스템의 열량 계산 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method of calculating a heat quantity of a brine-refrigerant heat pump system using geothermal heat, and more particularly to a brine-refrigerant heat pump system using a brine as a medium on a heat source side and a refrigerant as a medium on a demand side The present invention relates to a heat calculation method of a brine-refrigerant type heat pump system that utilizes geothermal heat that can calculate the heat consumption on the demand side by calculating the heat generated by the heat source using the brine.
일반적으로 히트 펌프는 대기중에서 열을 얻거나 배출하는 공기열원방식, 냉각탑을 통해 열을 배출하는 수열원방식, 지중에서 열을 얻거나 지중으로 열을 배출하는 지열원 방식 등이 있다.Generally, a heat pump is an air heat source system that obtains or discharges heat in the atmosphere, a hydrothermal source system that discharges heat through a cooling tower, and a geothermal system that obtains heat from the ground or discharges heat to the ground.
지중의 온도는 일정 깊이 이상의 경우 거의 일정하게 유지될 수 있으므로, 지열원 방식의 경우, 공기열원방식에 비해 에너지 효율이 높은 이점이 있다. 여름철 냉방의 경우, 공기열원 방식은 대기중의 온도가 30℃이상으로 매우 높은 상태이기 때문에 냉방열을 배출하기 위해 많은 전력이 소모되나, 지열원 방식은 지중의 온도가 10 내지 20℃로서 대기 중의 온도보다 매우 낮기 때문에 냉방열을 배출하는 것이 용이하여 효율이 높다. 겨울철 난방의 경우, 공기열원 방식은 대기중의 온도가 매우 낮기 때문에 난방에 필요한 열을 공급하기 어려운 반면, 지열원 방식은 지중의 온도가 10 내지 20℃로서 대기 중의 온도보다 높기 때문에 안정적으로 난방열을 히트펌프에 공급할 수 있다.Since the ground temperature can be maintained almost constant when the depth of the ground is above a certain depth, the geothermal circulation system has an advantage of energy efficiency higher than the air heat source system. In the case of summer cooling, a large amount of electric power is consumed in order to discharge the cooling heat because the air temperature is very high at 30 ° C or more in the air. However, in the geothermal circulation system, the temperature of the ground is 10 to 20 ° C It is much lower than the temperature, so it is easy to discharge the cooling heat, so the efficiency is high. In case of winter heating, it is difficult to supply the heat required for heating because the air temperature is very low in the air. However, since the temperature of the ground is 10 to 20 ℃ higher than the atmospheric temperature, Can be supplied to the heat pump.
지열을 이용하는 히트펌프의 경우, 지열을 보다 효율적으로 이용하기 위해서는 냉,난방시 사용되는 지열 에너지를 보다 정확하게 측정하는 것이 필요하다. In the case of a heat pump using geothermal heat, it is necessary to measure the geothermal energy used for cooling and heating more accurately in order to use geothermal heat more efficiently.
한편, 지중 등 열원을 생산하는 열원측의 매체와 건물 등 열원을 사용하는 수요측의 매체를 모두 브라인으로 사용하는 브라인-브라인 방식 히트펌프의 경우, 브라인의 유량은 상용화된 비교적 저가의 유량계를 이용하여 측정이 용이하기 때문에, 수요측 열량 측정이 용이하다. 상기 브라인-브라인 방식은 통상 물-물 방식이라고도 칭한다. 상기 브라인은 물과 에탄올 등을 혼합한 것을 일컫는다. On the other hand, in the case of a brine-brine type heat pump using a medium on the heat source side such as an underground source and a demand side medium using a heat source such as a building as a brine, the flow rate of the brine is relatively low Therefore, it is easy to measure the demand side heat quantity. The brine-brine method is also generally referred to as a water-water method. The brine refers to a mixture of water and ethanol.
그러나, 열원측의 매체는 브라인을 사용하고, 수요측의 매체로 냉매를 사용하는 브라인-냉매 방식 히트펌프의 경우, 냉매의 유량을 측정하는 유량계들은 대부분 고가이며 냉매의 종류에 따라 유량계가 달라지기 때문에, 수요측 열량을 직접 계산하거나 측정하는 것이 매우 까다롭고 비용이 많이 드는 문제점이 있다. 상기 브라인-냉매 방식은 통상 물-공기 방식이라고도 칭한다. However, in the case of a brine-refrigerant type heat pump using a brine as the medium on the heat source side and a refrigerant as the medium on the demand side, most of the flow meters for measuring the flow rate of the refrigerant are expensive and the flowmeters vary depending on the type of the refrigerant. Therefore, it is very difficult and costly to directly calculate or measure the demand side heat quantity. The brine-refrigerant system is also commonly referred to as a water-air system.
본 발명의 목적은, 수요측의 매체로 냉매를 사용하는 브라인-냉매 방식 히트펌프에서 수요측의 소비열량을 보다 쉽고 정확하게 계산할 수 있는 지열을 이용하는 지열을 이용하는 브라인-냉매 방식 히트펌프 시스템의 열량 계산 방법에 관한 것이다. It is an object of the present invention to provide a brine-refrigerant type heat pump which uses refrigerant as a demand-side medium, calorific calculation of a brine-refrigerant type heat pump system that utilizes geothermal heat that can more easily and accurately calculate demanded heat quantity on demand side ≪ / RTI >
본 발명에 따른 지열을 이용하는 브라인-냉매 방식 히트펌프 시스템의 열량 계산 방법은, 열원을 제공하는 지중 열교환기, 기계실내에 설치된 히트펌프, 상기 열원을 제공받는 수요측 열교환기, 상기 지중 열교환기와 상기 히트펌프를 연결하여 브라인을 순환시키는 브라인 순환유로, 상기 히트펌프와 상기 수요측 열교환기를 연결하여 냉매를 순환시키는 냉매 순환유로, 상기 기계실의 내부에서 상기 브라인 순환유로에 설치되어 상기 브라인을 펌핑하는 브라인 펌프, 상기 기계실의 내부에서 브라인 순환유로에 설치되어 상기 브라인의 유량을 측정하는 브라인 유량계, 상기 기계실의 내부에서 상기 브라인 순환유로에 설치되어 상기 지중 열교환기로 유입되기 이전 브라인의 유입온도를 측정하는 제1온도 센서, 상기 기계실의 내부에서 상기 브라인 순환유로에 설치되어 상기 지중 열교환기에서 나와 상기 히트펌프로 유입되기 이전 브라인의 토출온도를 측정하는 제2온도 센서, 상기 기계실의 내부에서 상기 브라인 순환유로의 유입측과 토출측을 연결하는 브라인 바이패스 유로, 및 상기 브라인 바이패스 유로를 개방시켜 상기 히트펌프에서 나온 브라인이 상기 지중 열교환기를 바이패스하여 상기 히트펌프로 다시 들어가도록 하는 브라인 바이패스 밸브를 포함하는 지열을 이용하는 브라인-냉매 방식 히트펌프 시스템에 있어서, 상기 브라인 펌프를 온시키고, 상기 브라인 바이패스 밸브를 온시켜 상기 브라인 바이패스 유로를 개방시키는 단계와; 상기 브라인 펌프와 상기 브라인 바이패스 밸브를 온시킨 후, 제1설정 시간이 지나면 상기 히트펌프를 온시키고 상기 브라인 바이패스 밸브는 오프시켜 상기 브라인 바이패스 유로를 차폐시키는 단계와; 상기 히트펌프를 온시키고 상기 브라인 배이패스 밸브를 오프시킨 시점부터 상기 브라인의 유입온도, 상기 브라인의 토출온도, 상기 브라인의 유량, 상기 브라인의 비열을 이용하여, 열원측 생산열량을 실시간으로 계산하고 적산하는 단계와; 상기 히트펌프를 오프시키고 상기 브라인 바이패스 밸브를 온시켜 상기 브라인 바이패스 유로를 개방시키는 단계와; 상기 히트펌프를 오프시킨 후, 제2설정시간이 지나면 상기 브라인 펌프를 오프시키는 단계를 포함한다.A method for calculating a heat amount of a brine-refrigerant heat pump system using geothermal heat according to the present invention is a method for calculating a heat amount of a brine-refrigerant heat pump system using a geothermal heat source, comprising a geothermal heat exchanger providing a heat source, a heat pump installed in a machine room, a demand side heat exchanger provided with the heat source, A brine circulating flow path connecting the heat pump and circulating the brine, a refrigerant circulating flow path connecting the heat pump and the demand side heat exchanger to circulate the refrigerant, a brine installed in the brine circulating flow path inside the machine room to pump the brine A pump, a brine flowmeter installed in the brine circulation channel inside the machine room for measuring the flow rate of the brine, a brine flowmeter installed in the brine circulation channel inside the machine room and measuring the inflow temperature of the brine before entering the
본 발명의 다른 측면에 따른 지열을 이용하는 브라인-냉매 방식 히트펌프 시스템의 열량 계산 방법은, 열원을 제공하는 지중 열교환기, 기계실내에 설치된 히트펌프, 상기 열원을 제공받는 수요측 열교환기, 상기 지중 열교환기와 상기 히트펌프를 연결하여 브라인을 순환시키는 브라인 순환유로, 상기 히트펌프와 상기 수요측 열교환기를 연결하여 냉매를 순환시키는 냉매 순환유로, 상기 기계실의 내부에서 상기 브라인 순환유로에 설치되어 상기 브라인을 펌핑하는 브라인 펌프, 상기 기계실의 내부에서 브라인 순환유로에 설치되어 상기 브라인의 유량을 측정하는 브라인 유량계, 상기 기계실의 내부에서 상기 브라인 순환유로에 설치되어 상기 지중 열교환기로 유입되기 이전 브라인의 유입온도를 측정하는 제1온도 센서, 상기 기계실의 내부에서 상기 브라인 순환유로에 설치되어 상기 지중 열교환기에서 나와 상기 히트펌프로 유입되기 이전 브라인의 토출온도를 측정하는 제2온도 센서, 상기 기계실의 내부에서 상기 브라인 순환유로의 유입측과 토출측을 연결하는 브라인 바이패스 유로, 및 상기 브라인 바이패스 유로를 개방시켜 상기 히트펌프에서 나온 브라인이 상기 지중 열교환기를 바이패스하여 상기 히트펌프로 다시 들어가도록 하는 브라인 바이패스 밸브를 포함하는 지열을 이용하는 브라인-냉매 방식 히트펌프 시스템에 있어서, 상기 브라인 펌프를 온시키고, 상기 브라인 바이패스 밸브를 온시켜 상기 브라인 바이패스 유로를 개방시키는 단계와; 상기 브라인 펌프와 상기 브라인 바이패스 밸브를 온시킨 후, 제1설정 시간이 지나면 상기 히트펌프를 온시키고 상기 브라인 바이패스 밸브는 오프시켜 상기 브라인 바이패스 유로를 차폐시키는 단계와; 상기 히트펌프를 온시키고 상기 브라인 바이패스 밸브를 오프시킨 시점부터 상기 브라인의 유입온도, 상기 브라인의 토출온도, 상기 브라인의 유량, 상기 브라인의 비열을 이용하여, 열원측 생산열량을 실시간으로 계산하고 적산하는 단계와; 상기 열원측 생산열량이 계산되면, 상기 열원측 생산열량, 상기 히트펌프의 성능계수(COP)를 이용하여, 수요측 소비열량을 계산하고 적산하는 단계와; 상기 히트펌프를 오프시키고 상기 브라인 바이패스 밸브를 온시키면, 상기 열원측 생산열량과 상기 수요측 소비열량의 계산과 적산을 중지하는 단계를 포함한다.A method of calculating a calorie of a brine-refrigerant heat pump system using geothermal heat according to another aspect of the present invention includes calculating a calorific value of a brine-refrigerant type heat pump system using geothermal heat by using a geothermal heat exchanger providing a heat source, a heat pump installed in a machine room, A brine circulating flow path connecting the heat exchanger and the heat pump to circulate the brine, a refrigerant circulating flow path connecting the heat pump and the demand side heat exchanger to circulate the refrigerant, A brine flow meter installed in the brine circulation flow path inside the machine room for measuring the flow rate of the brine, a brine flow meter installed in the brine circulation flow path inside the machine room and having an inflow temperature of the brine before being introduced into the underground heat exchanger, A first temperature sensor for measuring the temperature, A second temperature sensor installed in the gibblin circulation flow path and measuring a discharge temperature of the brine before the gibbline circulation flow path is exited from the underground heat exchanger and flows into the heat pump; And a brine bypass valve for opening the brine bypass flow path and allowing the brine from the heat pump to bypass the underground heat exchanger and enter the heat pump again. In the pump system, the brine pump is turned on and the brine bypass valve is turned on to open the brine bypass flow path. Turning on the brine pump and the brine bypass valve, turning on the heat pump and turning off the brine bypass valve when the first set time has elapsed, thereby shielding the brine bypass flow path; The heat quantity on the heat source side is calculated in real time by using the inflow temperature of the brine, the discharge temperature of the brine, the flow rate of the brine, and the specific heat of the brine from the time when the heat pump is turned on and the brine bypass valve is turned off Integrating; Calculating and integrating the demand side heat quantity using the heat source side heat quantity and the heat pump side performance coefficient (COP) when the heat source side heat quantity is calculated; And turning off the heat pump and turning on the brine bypass valve, stopping the calculation and the accumulation of the heat-source-side heat quantity and the demand-side heat quantity.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 지열을 이용하는 브라인-냉매 방식 히트펌프 시스템의 열량 계산 방법은, 열원을 제공하는 지중 열교환기, 기계실내에 설치된 히트펌프, 상기 열원을 제공받는 수요측 열교환기, 상기 지중 열교환기와 상기 히트펌프를 연결하여 브라인을 순환시키는 브라인 순환유로, 상기 히트펌프와 상기 수요측 열교환기를 연결하여 냉매를 순환시키는 냉매 순환유로, 상기 기계실의 내부에서 상기 브라인 순환유로에 설치되어 상기 브라인을 펌핑하는 브라인 펌프, 상기 기계실의 내부에서 브라인 순환유로에 설치되어 상기 브라인의 유량을 측정하는 브라인 유량계, 상기 기계실의 내부에서 상기 브라인 순환유로에 설치되어 상기 지중 열교환기로 유입되기 이전 브라인의 유입온도를 측정하는 제1온도 센서, 상기 기계실의 내부에서 상기 브라인 순환유로에 설치되어 상기 지중 열교환기에서 나와 상기 히트펌프로 유입되기 이전 브라인의 토출온도를 측정하는 제2온도 센서, 상기 기계실의 내부에서 상기 브라인 순환유로의 유입측과 토출측을 연결하는 브라인 바이패스 유로, 및 상기 브라인 바이패스 유로를 개방시켜 상기 히트펌프에서 나온 브라인이 상기 지중 열교환기를 바이패스하여 상기 히트펌프로 다시 들어가도록 하는 브라인 바이패스 밸브, 상기 기계실의 내부에서 상기 냉매 순환유로의 유입측과 토출측을 연결하는 냉매 바이패스 유로와, 상기 냉매 바이패스 유로를 개방시켜 상기 히트펌프에서 나온 냉매가 상기 수요측 열교환기를 바이패스하여 상기 히트펌프로 다시 들어가도록 하는 냉매 바이패스 밸브를 포함하는 지열을 이용하는 브라인-냉매 방식 히트펌프 시스템에 있어서, 상기 브라인 펌프를 온시키고, 상기 브라인 바이패스 밸브를 온시켜 상기 브라인 바이패스 유로를 개방시키고, 상기 냉매 바이패스 밸브를 온시켜 상기 냉매 바이패스 유로를 개방시키는 단계와; 상기 브라인 펌프, 상기 브라인 바이패스 밸브 및 상기 냉매 바이패스 밸브를 온시킨 후, 제1설정 시간이 지나면 상기 히트펌프를 온시키고 상기 브라인 바이패스 밸브는 오프시켜 상기 브라인 바이패스 유로를 차폐시키고, 상기 냉매 바이패스 밸브는 오프시켜 상기 냉매 바이패스 유로를 차폐시키는 단계와; 상기 히트펌프를 온시키고 상기 브라인 바이패스 밸브 및 상기 냉매 바이패스 밸브를 오프시킨 시점부터 상기 브라인의 유입온도, 상기 브라인의 토출온도, 상기 브라인의 유량, 상기 브라인의 비열을 이용하여, 열원측 생산열량을 실시간으로 계산하고 적산하는 단계와; 상기 열원측 생산열량이 계산되면, 상기 열원측 생산열량, 상기 히트펌프의 성능계수(COP)를 이용하여, 수요측 소비열량을 계산하고 적산하는 단계와; 상기 히트펌프를 오프시키고, 상기 브라인 바이패스 밸브를 온시켜 상기 브라인 바이패스 유로를 개방시키고, 상기 냉매 바이패스 밸브를 온시켜 상기 냉매 바이패스 유로를 개방시키는 단계와; 상기 히트펌프를 오프시키고 상기 브라인 바이패스 밸브와 상기 냉매 바이패스 밸브를 온시키면, 상기 열원측 생산열량과 상기 수요측 소비열량의 계산과 적산을 중지하는 단계와; 상기 히트펌프를 오프시킨 후, 제2설정시간이 지나면 상기 브라인 펌프를 오프시키는 단계를 포함한다.A method for calculating a heat amount of a brine-refrigerant heat pump system using geothermal heat according to another aspect of the present invention includes a subterranean heat exchanger providing a heat source, a heat pump installed in a machine room, a demand side heat exchanger provided with the heat source, A brine circulating flow path connecting the underground heat exchanger and the heat pump to circulate the brine, a refrigerant circulating flow path connecting the heat pump and the demand side heat exchanger to circulate the refrigerant, A brine flowmeter installed in the brine circulation channel inside the machine room for measuring a flow rate of the brine, an inlet temperature of the brine installed in the brine circulation channel inside the machine room before entering the underground heat exchanger, A first temperature sensor for measuring a temperature of the interior of the machine room, A second temperature sensor installed in the brine circulation flow path and measuring the discharge temperature of the brine before the brine circulation flow path leaves the underground heat exchanger and flows into the heat pump; And a brine bypass valve for opening the brine bypass flow path and allowing the brine from the heat pump to bypass the underground heat exchanger and enter the heat pump again, And a refrigerant bypass valve for opening the refrigerant bypass passage to allow the refrigerant from the heat pump to bypass the demand side heat exchanger and enter the heat pump again Brine-refrigerant heat pump using geothermal heat In the system, and the step of turning on the brine pump, by turning on the brine by-pass valve and opening the brine by-pass flow path, the refrigerant turns on the bypass valve opens the bypass passage and the refrigerant; After turning on the brine pump, the brine bypass valve, and the refrigerant bypass valve, the heat pump is turned on and the brine bypass valve is turned off to shield the brine bypass flow passage when the first set time has elapsed, Turning off the refrigerant bypass valve to shut off the refrigerant bypass flow path; And the heat source side production is performed by using the inflow temperature of the brine, the discharge temperature of the brine, the flow rate of the brine, and the specific heat of the brine from the time when the heat pump is turned on and the brine bypass valve and the refrigerant bypass valve are turned off. Calculating and integrating the heat quantity in real time; Calculating and integrating the demand side heat quantity using the heat source side heat quantity and the heat pump side performance coefficient (COP) when the heat source side heat quantity is calculated; Turning off the heat pump, turning on the brine bypass valve to open the brine bypass flow path, and opening the refrigerant bypass flow path by turning on the refrigerant bypass valve; Stopping the calculation and integration of the heat-source-side heat quantity and the demand-side heat quantity when the heat pump is turned off and the brine bypass valve and the refrigerant bypass valve are turned on; And turning off the brine pump after a second set time after turning off the heat pump.
본 발명에 따른 지열을 이용한 브라인-냉매 방식 히트펌프 시스템에서는 브라인을 사용하는 열원측 생산열량을 계산하고, 상기 열원측 생산열량으로부터 수요측 소비열량을 계산함으로써, 냉매를 사용하는 수요측 열량을 계산하기 위해 고가의 냉매 유량계 등을 사용할 필요가 없으므로 비용이 절감되는 이점이 있다. In the brine-refrigerant heat pump system using geothermal heat according to the present invention, the calorific value on the heat source side using the brine is calculated, and the demand side calorific value using the heat source side calorific value is calculated. There is no need to use an expensive refrigerant flow meter or the like.
또한, 브라인 펌프와 히트펌프의 온,오프 시점을 다르게 제어하고, 브라인 펌프를 온시키는 동안 열원측 생산열량을 계산하여 적산함으로써, 보다 정확하게 열량을 계산할 수 있다. Further, the heat amount can be calculated more accurately by calculating and integrating the amount of heat generated on the heat source side while controlling the on / off points of the brine pump and the heat pump differently and turning on the brine pump.
또한, 브라인 펌프가 구동되고 히트펌프의 구동이 정지되는 동안 브라인과 냉매가 기계실의 내부에서만 순환하도록 바이패스 유로를 형성함으로써, 냉매를 수요측 열교환기까지 순환시키기 위한 동력이 필요하지 않으므로, 동력이 절감될 수 있다.Further, since the bypass flow path is formed so that the brine and the refrigerant circulate only in the machine room while the brine pump is driven and the drive of the heat pump is stopped, no power is required to circulate the refrigerant to the demand side heat exchanger, Can be saved.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 지열을 이용한 브라인-냉매 방식 히트펌프 시스템에서 브라인 펌프, 브라인 바이패스 밸브 및 냉매 바이패스 밸브를 온시킨 상태를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 지열을 이용한 브라인-냉매 방식 히트펌프 시스템에서 히트펌프를 온시키고, 브라인 바이패스 밸브 및 냉매 바이패스 밸브를 오프시킨 상태를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 지열을 이용한 브라인-냉매 방식 히트펌프 시스템의 여름철 냉방 운전시 브라인의 유입온도와 토출온도의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 지열을 이용한 브라인-냉매 방식 히트펌프 시스템의 겨울철 난방 운전시 브라인의 유입온도와 토출온도의 변화를 나타낸 그래프이다.1 is a view showing a state where a brine pump, a brine bypass valve, and a refrigerant bypass valve are turned on in a brine-refrigerant heat pump system using geothermal heat according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view showing a state in which a heat pump is turned on and a brine bypass valve and a refrigerant bypass valve are turned off in a brine-refrigerant type heat pump system using geothermal heat according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a graph showing changes in the inflow temperature and the discharge temperature of the brine during the summer cooling operation of the brine-refrigerant heat pump system using geothermal heat according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a graph showing changes in the inflow temperature and the discharge temperature of the brine during the winter heating operation of the brine-refrigerant heat pump system using geothermal heat according to the embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 설명하면, 다음과 같다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 지열을 이용한 브라인-냉매 방식 히트펌프 시스템에서 브라인 펌프, 브라인 바이패스 밸브 및 냉매 바이패스 밸브를 온시킨 상태를 나타낸 도면이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 지열을 이용한 브라인-냉매 방식 히트펌프 시스템에서 히트펌프를 온시키고, 브라인 바이패스 밸브 및 냉매 바이패스 밸브를 오프시킨 상태를 나타낸 도면이다.1 is a view showing a state where a brine pump, a brine bypass valve, and a refrigerant bypass valve are turned on in a brine-refrigerant heat pump system using geothermal heat according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a view showing a state in which a heat pump is turned on and a brine bypass valve and a refrigerant bypass valve are turned off in a brine-refrigerant type heat pump system using geothermal heat according to an embodiment of the present invention.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 지열을 이용한 브라인-냉매 방식 히트펌프 시스템은, 지중 열교환기(10), 히트펌프(20), 수요측 열교환기(30), 브라인 순환유로(40), 냉매 순환유로(50), 브라인 펌프(60), 브라인 유량계(70), 제1온도센서(81), 제2온도센서(82), 브라인 바이패스 유로(110), 브라인 바이패스 밸브(111), 냉매 바이패스 유로(120), 냉매 바이패스 밸브(121) 및 제어부(미도시)를 포함한다. 1 and 2, a brine-refrigerant type heat pump system using geothermal heat according to an embodiment of the present invention includes an
상기 지중 열교환기(10)는, 지중에 매설되어 지중의 열원을 제공하기 위한 열교환기이다. 상기 지중 열교환기(10)는 상기 히트펌프(20)와 상기 브라인 순환유로(40)에 의해 연결된다. The underground heat exchanger (10) is a heat exchanger embedded in the ground to provide a heat source in the ground. The underground heat exchanger (10) is connected by the heat pump (20) and the brine circulating flow passage (40).
상기 히트펌프(20)는, 기계실(21)에 설치된다. 상기 히트펌프(20)는 상기 지중 열교환기(10)로부터 열원을 제공받아서 상기 수요측 열교환기(30)로 열원을 제공한다. 상기 히트펌프(20)의 일측은 상기 브라인 순환유로(40)가 연결되고, 타측은 상기 냉매 순환유로(50)가 연결된다. 따라서 상기 히트펌프(20)는 브라인-냉매 방식 히트펌프이다. 상기 브라인-냉매 방식은 통상적으로 물-공기 방식이라고도 칭한다. 상기 브라인은 물을 기본으로 에탄올 등이 첨가된 유체를 포함한다. The heat pump (20) is installed in the machine room (21). The heat pump (20) receives a heat source from the underground heat exchanger (10) and provides a heat source to the demand side heat exchanger (30). One side of the
상기 히트펌프(20)는, 압축기(미도시), 제1열교환기(미도시), 제2열교환기(미도시) 및 팽창장치(미도시)를 포함한다.The
상기 수요측 열교환기(30)는, 상기 기계실과 다른 건물(31)의 실내에 설치된 실내기이다. 상기 수요측 열교환기(30)는 여름철 냉방 운전시 증발기 역할을 하고, 겨울철 난방 운전시 응축기 역할을 한다.The demand side heat exchanger (30) is an indoor unit installed in an interior of a building (31) different from the machine room. The demand
상기 브라인 순환유로(40)는, 상기 지중 열교환기(10)와 상기 히트펌프(20)를 연결하여 상기 브라인을 순환시키는 유로이다. 상기 브라인 순환유로(40)는, 상기 히트펌프(20)로부터 나온 브라인을 상기 지중 열교환기(10)로 유입되도록 안내하는 브라인 유입유로(41)와, 상기 지중 열교환기(10)에서 나온 브라인을 상기 히트펌프(20)로 토출되도록 안내하는 브라인 토출유로(42)를 포함한다.The brine circulating
상기 브라인 펌프(60)는, 상기 브라인 유입유로(41)에 설치되어, 상기 지중 열교환기(10)로 유입되도록 상기 브라인을 펌핑한다.The
상기 브라인 유량계(70)는, 상기 브라인 토출유로(42)에 설치되어, 상기 지중 열교환기(10)에서 나온 상기 브라인의 유량을 측정한다.The
상기 브라인 펌프(60)와 상기 브라인 유량계(70)는 모두 상기 기계실(21)의 내부에 설치된다. Both the
상기 제1온도센서(81)는, 상기 브라인 유입유로(41)에 설치된다. 상기 제1온도센서(81)는 상기 히트펌프(20)에서 나와 상기 지중 열교환기(10)로 유입되기 이전 브라인의 유입온도를 측정한다. The first temperature sensor (81) is installed in the brine inflow passage (41). The
상기 제2온도센서(82)는, 상기 브라인 토출유로(42)에 설치된다. 상기 제2온도센서(82)는, 상기 지중 열교환기(10)에서 열원을 제공받고 토출되어 상기 히트펌프(20)로 유입되기 이전 브라인의 토출온도를 측정한다. The second temperature sensor (82) is installed in the brine discharge passage (42). The
상기 제1,2온도센서(81)(82)는 모두 상기 기계실(21)의 내부에 설치된다. The first and
상기 브라인 바이패스 유로(110)는 상기 브라인 유입유로(41)와 상기 브라인 토출유로(42)를 연결하여, 상기 히트펌프(20)에서 나온 브라인이 상기 지중 열교환기(10)로 유입되지 않고 상기 브라인 토출유로(42)를 통해 다시 상기 히트펌프(20)로 들어가도록 안내한다. 상기 브라인 바이패스 유로(110)는 상기 기계실(21)의 내부에서 상기 브라인 유입유로(41)와 상기 브라인 토출유로(42)를 연결한다. 상기 브라인 바이패스 유로(110)는 상기 기계실(21)의 내부에 구비됨으로써, 상기 브라인 바이패스 유로(110)의 개방시 상기 히트펌프(20)로 유입되는 브라인의 온도와 상기 히트펌프(20)에서 토출되는 브라인의 온도가 외기에 영향을 받지 않으므로 서로 동일하거나 거의 비슷한 수준을 유지할 수 있다. The
상기 브라인 바이패스 밸브(111)는, 상기 브라인 바이패스 유로(110)를 개폐시키는 밸브이다. 본 실시예에서는, 상기 브라인 바이패스 밸브(111)는, 상기 브라인 바이패스 유로(110)의 입구측과 상기 브라인 유입유로(41)가 연결된 지점에 설치된 삼방밸브인 것으로 예를 들어 설명한다. 상기 브라인 바이패스 밸브(111)는 온 작동시 상기 브라인 바이패스 유로(110)를 개방시키고, 상기 브라인 유입유로(41) 중 상기 지중 열교환기(10)로 가는 유로를 차폐시킨다. 상기 브라인 바이패스 밸브(111)는 오프 작동시 상기 브라인 바이패스 유로(110)를 차폐시키고, 상기 브라인 유입유로(41)를 모두 개방시킨다. 상기 브라인 바이패스 밸브(111)도 상기 기계실(21)의 내부에 설치된다. The
상기 냉매 바이패스 유로(120)는, 상기 냉매 순환유로(50) 중에서 상기 히트펌프(20)로 유입되는 측과 상기 히트펌프(20)에서 토출되는 측을 서로 연결하여, 상기 히트펌프(20)에서 나온 냉매가 상기 수요측 열교환기(30)로 유입되지 않고 다시 상기 히트펌프(20)로 들어가도록 안내한다. 즉, 상기 냉매 바이패스 유로(120)는 상기 히트펌프(20)에서 나온 냉매를 상기 수요측 열교환기(30)를 바이패스시키기 위한 유로이다. 상기 냉매 바이패스 유로(120)는 상기 기계실(21)의 내부에 설치된다. The
상기 냉매 바이패스 밸브(121)는, 상기 냉매 바이패스 유로(120)를 개폐시키는 밸브이다. 본 실시예에서는, 상기 냉매 바이패스 밸브(121)는, 상기 냉매 바이패스 유로(120)의 입구측과 상기 냉매 순환유로(50)가 연결된 지점에 설치된 삼방밸브인 것으로 예를 들어 설명한다. 따라서, 상기 냉매 바이패스 밸브(121)는 온 작동시 상기 냉매 바이패스 유로(120)를 개방시키고, 상기 냉매 순환유로를(50) 중 상기 수요측 열교환기(30)로 가는 유로를 차폐시킨다. 상기 냉매 바이패스 밸브(121)는 오프 작동시 상기 냉매 바이패스 유로(120)를 차폐시키고 상기 냉매 순환유로(50)를 모두 개방시킨다. The
상기 제어부(미도시)는, 상기 브라인 펌프(60), 상기 히트펌프(20), 상기 브라인 바이패스 밸브(111), 상기 냉매 바이패스 밸브(121)의 작동을 제어한다. The controller (not shown) controls the operation of the
상기와 같이 본 발명의 실시예에서는, 열원을 생산하여 제공하는 열원측 생산열량을 측정하기 위하여 상기 브라인의 유량, 유입온도 및 토출온도를 측정하는 상기 브라인 펌프(60), 상기 브라인 유량계(70), 상기 제1온도센서(81), 상기 제2온도센서(82)가 구비된다. In the embodiment of the present invention, the
즉, 수요측을 순환하는 냉매의 유량이나 냉매의 온도를 측정하지 않아도 되므로, 브라인 유량계보다 고가인 냉매 유량계를 설치하지 않아도 된다. That is, since it is not necessary to measure the flow rate of the refrigerant circulating on the demand side or the temperature of the refrigerant, it is not necessary to provide a refrigerant flow meter having a higher price than the brine flow meter.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 지열을 이용한 브라인-냉매 방식 히트펌프시스템의 작동을 설명하면 다음과 같다.The operation of the brine-refrigerant heat pump system using geothermal according to the present invention will be described below.
먼저, 여름철 냉방 운전시에 대해 설명한다.First, the cooling operation in summer will be described.
여름철에는 상기 지중의 온도(Tg)가 상기 기계실(21)의 온도(Tm)보다 낮으며, 상기 히트펌프(20)의 구동시 상기 히트펌프(20)를 출입하는 브라인의 온도보다도 낮으므로, 상기 지중의 냉기를 상기 히트펌프(20)에 공급할 수 있다.The temperature Tg of the underground is lower than the temperature Tm of the
사용자의 조작에 의해 냉방 운전모드가 선택되면, 상기 제어부(미도시)는 상기 브라인 펌프(60)를 온시킨다.When the cooling operation mode is selected by the user's operation, the control unit (not shown) turns on the
상기 브라인 펌프(60)를 온시키는 시점에 상기 히트펌프(20)를 온시키지 않는다.The
또한, 상기 제어부(미도시)는 상기 브라인 바이패스 밸브(111)를 온시켜 상기 브라인 바이패스 유로(110)를 개방하여, 상기 히트펌프가 오프된 상태에서는 상기 브라인이 상기 지중 열교환기(10)를 바이패스하도록 한다. The control unit (not shown) turns on the
또한, 상기 제어부(미도시)는 상기 냉매 바이패스 밸브(121)를 온시켜 상기 냉매 바이패스 유로(120)를 개방하여, 상기 히트펌프가 오프된 상태에서는 상기 냉매가 상기 수요측 열교환기(30)를 바이패스하도록 한다. The controller (not shown) turns on the
상기 브라인 펌프(60)를 온시키고, 상기 브라인 바이패스 유로(110)가 개방되면, 상기 히트펌프(20)에서 나온 브라인이 상기 지중 열교환기(10)로 유입되지 않고 상기 브라인 바이패스 유로(110)를 통해 다시 상기 히트펌프(20)로 들어가게 된다. When the
상기 브라인 펌프(60)를 온시키는 시점부터 상기 제1온도 센서(81)에서 상기 브라인의 유입온도(Tin)를 측정하고, 상기 제2온도 센서(82)에서 상기 브라인의 토출온도(Tout)를 측정한다. The inflow temperature Tin of the brine is measured by the
도 3을 참조하면, 상기 브라인 펌프(60)의 구동시 상기 브라인 순환유로(40)상의 브라인의 온도 변화를 알 수 있다. 도 3에서 b.v.는 상기 브라인 바이패스 밸브(111)와 상기 냉매 바이패스 밸브(121)를 의미한다. Referring to FIG. 3, the temperature of the brine on the
상기 브라인 펌프(60)의 구동전에는 상기 브라인의 유입온도(Tin)와 상기 브라인의 토출온도(Tout)는 상기 기계실(21)의 온도(Tm)와 거의 비슷하거나 같은 온도이다. The inlet temperature Tin of the brine and the outlet temperature Tout of the brine are substantially equal to or the same as the temperature Tm of the
상기 브라인 펌프(60)가 작동중이라도 상기 브라인 바이패스 유로(110)가 개방된 상태이므로, 상기 지중 열교환기(10)를 통과하지 않으므로, 상기 브라인의 유입온도(Tin)와 상기 브라인의 토출온도(Tout)는 상기 기계실(21)의 온도(Tm)와 거의 비슷하거나 같은 온도를 유지하게 된다. Since the brine
즉, 상기 브라인 펌프(60)를 온시킨 후, 상기 히트펌프(20)를 온시키기 이전까지는 상기 브라인의 유입온도(Tin)와 상기 브라인의 토출온도(Tout)는 상기 기계실(21)의 온도(Tm)와 거의 비슷하거나 같은 온도를 유지하게 된다. That is, before the
이후, 상기 브라인 펌프(60)를 온시킨 시점부터 미리 설정된 제1설정시간(Δt1)이 지나면, 상기 히트펌프(20)를 온시킨다. Thereafter, when the
상기 제1설정시간(Δt1)은 약 2분 내지 3분인 것으로 예를 들어 설명한다. The first set time? T1 is about 2 minutes to 3 minutes, for example.
상기 제1설정시간(Δt1)은 상기 브라인의 유입온도(Tin)나 상기 브라인의 유량 변화에 따라 설정될 수 있다. 예를 들어, 상기 브라인의 유입온도 변화가 설정값 미만이거나, 상기 브라인의 유량 변화가 설정값 미만이 될 때까지의 시점으로 설정할 수 있다.The first set time? T1 may be set according to the inflow temperature Tin of the brine or the flow rate of the brine. For example, it may be set to a time point when the inflow temperature change of the brine is less than the set value or when the brine change rate becomes less than the set value.
상기 히트펌프(20)를 온시킬 때, 상기 브라인 바이패스 밸브(111)와 상기 냉매 바이패스 밸브(121)를 모두 오프시킨다. When the
상기 히트펌프(20)가 온되면, 상기 브라인 바이패스 밸브(111)가 오프되어 상기 브라인 바이패스 유로(110)가 차폐되어, 상기 브라인은 상기 히트펌프(20)와 상기 지중 열교환기(10)를 순환하도록 한다.When the
또한, 상기 냉매 바이패스 밸브(121)가 오프되어 상기 냉매 바이패스 유로(120)가 차폐되어, 상기 냉매는 상기 히트펌프(20)와 상기 수요측 열교환기(30)를 순환하도록 한다. In addition, the
도 3을 참조하면, 상기 히트펌프(20)의 구동이 시작되면, 상기 브라인의 유입온도(Tin)와 상기 브라인의 토출온도(Tout)는 일시적으로 소정의 온도까지 내려한다. Referring to FIG. 3, when the
상기 히트펌프(20)가 구동이 시작되면, 상기 브라인이 상기 지중 열교환기(10)를 통과하기 때문에 상기 기계실(21)보다 낮은 지중의 온도에 의해 상기 브라인의 유입온도(Tin)와 상기 브라인의 토출온도(Tout)는 일시적으로 소정의 온도까지 내려한다. Since the brine passes through the
상기 브라인의 유입온도(Tin)와 상기 브라인의 토출온도(Tout)가 일시적으로 하강하는 시간은 상기 히트펌프(20)의 기동 시간에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 상기 히트펌프(20)의 기동 시간이 매우 빠를 경우, 일시적으로 하강하지 않고 바로 온도가 상승하는 것도 물론 가능하다.The time at which the brine inlet temperature Tin and the brine discharge temperature Tout temporarily fall may vary depending on the startup time of the
상기 히트펌프(20)가 안정적으로 구동되면, 상기 제1온도센서(81)에서 측정한 상기 브라인의 유입온도(Tin)는 소정의 온도까지 상승한다.When the
또한, 상기 제2온도센서(82)에서 측정한 상기 브라인의 토출온도(Tout)도 소정의 온도까지 상승한다. Further, the discharge temperature Tout of the brine measured by the
상기 브라인의 유입온도(Tin)와 상기 브라인의 토출온도(Tout)의 차이가 상기 지열을 상기 히트펌프(20)에 제공하는 열량 차이이다.The difference between the inlet temperature Tin of the brine and the outlet temperature Tout of the brine is a difference in the amount of heat that provides the geothermal heat to the
상기 히트펌프(20)에 제공된 열원은, 상기 냉매 순환유로(50)를 순환하는 냉매로 전달되어 상기 수요측 열교환기(30)에 공급된다. The heat source provided to the
상기 냉매는 상기 히트펌프(20)에서 냉각된 후 상기 냉매 순환유로(50)를 거쳐 상기 수요측 열교환기(30)에 공급되고, 상기 수요측 열교환기(30)에서 열을 흡수하여 증발되어 다시 상기 히트펌프(20)로 순환한다.The refrigerant is cooled by the
이후, 사용자의 조작에 의해 냉방 운전모드의 중지가 선택되면, 상기 제어부(미도시)가 상기 히트펌프(20)를 오프시킨다. 이 때, 상기 브라인 펌프(60)는 구동중인 상태이다. Thereafter, when the stop of the cooling operation mode is selected by the user's operation, the control unit (not shown) turns off the
상기 히트펌프(20)를 오프시, 상기 브라인 바이패스 밸브(111)와 상기 냉매 바이패스 밸브(121)를 온시킨다.When the
상기 히트펌프(20)가 오프되고, 상기 브라인 펌프(60)가 구동되는 상태에서 상기 브라인 바이패스 밸브(111)가 온되면, 상기 히트펌프(20)에서 나온 브라인은 상기 지중 열교환기(10)를 바이패스하고 상기 히트펌프(20)로 다시 들어간다. 즉, 상기 브라인은 상기 기계실(21)의 내부에서 순환하게 된다. When the
상기 히트펌프(20)가 오프된 상태에서 상기 브라인이 상기 기계실(21)의 내부에서만 순환하므로, 동력이 감소될 수 있다.The power can be reduced since the brine circulates only in the
또한, 상기 히트펌프(20)가 오프된 상태에서 상기 냉매 바이패스 밸브(121)가 온되면, 상기 히트펌프(20)에서 나온 냉매가 상기 수요측 열교환기(30)를 바이패스하고 상기 히트펌프(20)로 다시 들어간다. 즉, 상기 냉매는 상기 기계실(21)의 내부에서 순환하게 된다. When the
상기 히트펌프(20)가 오프된 상태에서 상기 냉매를 상기 수요측 열교환기(30)까지 순환시킬 필요가 없고 상기 기계실(21)의 내부에서만 순환시키므로, 상기 냉매를 순환시키기 위해 압축기를 구동하지 않아도 되므로 동력이 감소될 수 있다. It is not necessary to circulate the refrigerant to the demand
도 3을 참조하면, 상기 히트펌프(20)를 오프시키고 상기 브라인 바이패스 밸브(111)를 온시키면, 상기 히트펌프(20)로 유입되는 브라인과 상기 히트펌프(20)에서 토출되는 브라인이 혼합되기 때문에 상기 브라인의 유입온도(Tin)와 토출온도(Tout)가 서로 같아진 후 점차 내려가게 된다. 3, when the
상기 브라인의 유입온도(Tin)와 토출온도(Tout)가 서로 같아지는 시점은, 상기 브라인 바이패스 밸브(111)를 온시킨 시점과 일치하거나 소정의 시간이 경과한 시점일 수 있다.The time at which the brine inlet temperature Tin and the discharge temperature Tout become equal to each other may be the same as the time point at which the
상기 히트펌프(20)를 오프시킨 후, 상기 브라인의 유입온도(Tin)와 토출온도(Tout)는 서서히 내려간다. After the
상기 히트펌프(20)를 오프시킨 후 미리 설정된 제2설정시간(Δt2)이 지나면, 상기 브라인 펌프(60)를 오프시킨다. The
상기 제어부(미도시)는, 상기 히트펌프(20)와 상기 브라인 펌프(60)를 동시에 오프시키지 않는다. 상기 히트펌프(20)를 오프시킨 후에도 상기 브라인 순환유로(40)내 상기 브라인을 상기 히트펌프(20)측으로 모두 빼내기 위해서 상기 제2설정시간(Δt2) 동안 상기 브라인 펌프(60)를 더 작동시킬 수 있다. The control unit (not shown) does not turn off the
상기 제2설정시간(Δt2)은 상기 제1설정시간(Δt1)보다 길게 설정된다. The second set time? T2 is set longer than the first set time? T1.
또한, 상기 제2설정시간은, 상기 브라인의 유입온도(Tin)와 토출온도(Tout) 중 어느 하나가 미리 설정된 온도까지 내려가는 시점으로 설정하는 것으로 예를 들어 설명한다.The second set time may be set at a time point at which one of the inflow temperature Tin and the discharge temperature Tout of the brine is lowered to a predetermined temperature.
다만, 이에 한정되지 않고, 상기 제2설정시간은, 상기 브라인의 유입온도(Tin)와 토출온도(Tout)의 차이가 미리 설정된 제2설정온도차 이하가 되는 시점까지 시간으로 설정할 수도 있다. However, the present invention is not limited to this, and the second set time may be set to a time until a difference between the inflow temperature Tin of the brine and the discharge temperature Tout becomes equal to or less than a preset second set temperature difference.
한편, 상기와 같은 여름철 냉방 운전시 브라인-냉매 방식 히트펌프시스템의 열량 계산하는 방법은 다음과 같다. Meanwhile, a method of calculating the heat quantity of the brine-refrigerant type heat pump system during the summer cooling operation is as follows.
상기 제어부(미도시)는, 상기 히트펌프(20)를 온시킨 시점부터 상기 히트펌프(20)를 오프시킬 때까지 상기 열원측 생산열량(Q_brine)을 실시간으로 계산하고 적산한다. The control unit (not shown) calculates and integrates the heat-source-side heat quantity Q_brine in real time until the
상기 브라인 펌프(60)를 온시킨 후 상기 히트펌프(20)를 온시키 이전에는, 상기 브라인이 상기 지중 열교환기(10)를 통과하지 않고 상기 브라인 바이패스 유로(110)를 순환하기 때문에, 상기 브라인의 유입온도(Tin)와 토출온도(Tout)의 온도차이가 거의 없다고 판단한다. Since the brine circulates the brine
따라서, 상기 열원측 생산열량(Q_brine)을 계산하는 시기를 상기 히트펌프(20)가 작동되는 시간으로 설정한다. Therefore, the time for calculating the heat-source-side heat quantity Q_brine is set as the time when the
상기 열원측 생산열량(Q_brine)은 상기 브라인의 유입온도, 상기 브라인의 토출온도, 상기 브라인의 유량, 상기 브라인의 비열을 이용하여 실시간으로 계산하고 적산한다. The heat-source-side heat quantity Q_brine is calculated and integrated in real time using the inflow temperature of the brine, the discharge temperature of the brine, the flow rate of the brine, and the specific heat of the brine.
수학식 1은 냉방운전시 열원측 생산열량(Q_brine)을 측정하는 식이다.Equation (1) is an equation for measuring the heat quantity Q_brine on the heat source side during the cooling operation.
[수학식 1][Equation 1]
여기서, △T 상기 제1,2온도센서(81)(82)에서 측정된 상기 브라인의 유입온도(Tin)와 상기 브라인의 토출온도(Tout)의 차이값이다. 상기 브라인의 유량(m)은 상기 브라인 유량계(70)에서 측정되는 값이고, 상기 브라인의 비열(C)은 미리 알고 있는 값이다. Here, ΔT is a difference value between the brine inflow temperature Tin measured by the first and
상기 수학식 1을 이용하여, 상기 히트펌프(20)가 구동되는 동안 상기 열원측 생산열량(Q_brine)을 실시간으로 계산하여 적산할 수 있다. 본 실시예에서는 초 단위로 적산하는 것으로 예를 들어 설명한다. Using the equation (1), the heat source-side heat quantity Q_brine can be calculated and integrated in real time while the
한편, 상기 열원측 생산열량(Q_brine)으로부터 상기 수요측 소비열량(Q_load)을 구하는 방법은 다음과 같다. On the other hand, a method of obtaining the demand side consumed heat quantity Q_load from the heat source side heat quantity Q_brine is as follows.
수학식 2는 열역학 제1법칙에 따른 상기 열원측 생산열량(Q_brine)과 상기 수요측 소비열량(Q_load)의 관계를 나타내는 식이다.Equation (2) represents the relationship between the heat-source-side heat quantity Q_brine and the demand-side heat quantity Q_load according to the first law of thermodynamics.
[수학식 2]&Quot; (2) "
수학식 3은 히트펌프의 냉방운전시 성능계수(COPc)를 나타낸다. Equation (3) represents the coefficient of performance (COPc) during the cooling operation of the heat pump.
[수학식 3]&Quot; (3) "
수학식 3에서 수학식 2를 빼면, 수학식 4를 도출할 수 있다. Subtracting the equation (2) from the equation (3), the equation (4) can be derived.
[수학식 4] &Quot; (4) "
수학식 4의 W에 수학식 3을 대입하면, 수학식 5를 도출할 수 있다.Substituting Equation (3) into W in Equation (4), Equation (5) can be derived.
[수학식 5] &Quot; (5) "
여기서, Q_brine는 수학식 1로부터 계산한 값이고, COPc는 냉방운전시 상기 히트펌프의 성능계수이며 상기 히트펌프의 제조사로부터 제공받는 값이다. Here, Q_brine is a value calculated from Equation (1), COPc is a coefficient of performance of the heat pump at the time of cooling operation, and is a value supplied from the manufacturer of the heat pump.
따라서, 상기 수학식 5로부터 냉방 운전시 수요측 소비열량(Q_load)을 계산할 수 있다. Therefore, the demand side consumed heat quantity Q_load in the cooling operation can be calculated from the above equation (5).
한편, 상기 히트펌프(20)를 오프시키면, 상기 열원측 생산열량(Q_brine)과 상기 수요측 소비열량(Q_load)의 계산을 중지한다. On the other hand, when the
다만, 이에 한정되지 않고, 상기 히트펌프(20)를 오프시킨 후, 상기 브라인의 유입온도와 상기 브라인의 토출온도가 같아지는 시점에 도달하면, 상기 열원측 생산열량(Q_brine)과 상기 수요측 소비열량(Q_load)의 계산을 중지하는 것도 가능하다. However, the present invention is not limited to this, and if the
상기와 같이, 본 발명에서는 열원측에 해당하는 상기 브라인의 유입온도, 상기 브라인의 토출온도 및 상기 브라인의 유량을 측정하여 상기 열원측 생산열량(Q_brine)을 실시간으로 계산하고 적산함으로써, 상기 열원측 생산열량(Q_brine)으로부터 상기 수요측 소비열량(Q_load)을 계산할 수 있다. As described above, in the present invention, by calculating the inflow temperature of the brine, the discharge temperature of the brine, and the flow rate of the brine corresponding to the heat source side and calculating and integrating the heat source-side heat quantity Q_brine in real time, The demand side consumed heat quantity Q_load can be calculated from the produced heat quantity Q_brine.
따라서, 브라인-냉매 방식에서 수요측에 해당하는 상기 냉매의 유량을 측정할 필요가 없으므로, 고가의 냉매 유량계를 설치하지 않아도 되므로 저비용으로 수요측 소비열량을 알 수 있는 이점이 있다. Therefore, since it is not necessary to measure the flow rate of the refrigerant corresponding to the demand side in the brine-refrigerant system, there is no need to install an expensive refrigerant flow meter, which is advantageous in that the demand side consumed heat quantity can be known at low cost.
다음으로, 겨울철 난방운전시에 대해 설명한다. Next, the heating operation in winter will be described.
겨울철에는 상기 지중의 온도(Tg)가 상기 기계실(21)의 온도(Tm)보다 낮으며, 상기 히트펌프(20)의 구동시 상기 히트펌프(20)를 출입하는 브라인의 온도나 실외 온도보다는 높으므로, 상기 지중의 열기를 상기 히트펌프(20)에 공급할 수 있다.The temperature Tg of the ground is lower than the temperature Tm of the
여기서, 상기 기계실(21)은 통상 사람이 머무를 수 있는 공간인 바, 별도의 난방장치나 내부 기계 장치 등의 발열로 인해 상기 지중의 온도(Tg)보다 높은 것으로 설명한다. Here, it is assumed that the
사용자의 조작에 의해 난방 운전모드가 선택되면, 제어부(미도시)는 상기 브라인 펌프(60)를 온시키고, 상기 브라인 바이패스 밸브(111)와 상기 냉매 바이패스 밸브(121)도 온시킨다. When the heating operation mode is selected by the user's operation, the controller (not shown) turns on the
상기 브라인 펌프(60)가 온되는 시점에 상기 히트펌프(20)는 온되지 않는다.The
상기 브라인 펌프(60)가 온되는 시점부터 상기 제1온도 센서(81)에서 상기 브라인의 유입온도(Tin)를 측정하고, 상기 제2온도 센서(82)에서 상기 브라인의 토출온도(Tout)를 측정한다. The inflow temperature Tin of the brine is measured by the
도 4를 참조하면, 상기 브라인 펌프(60)의 구동시 상기 브라인 순환유로(40)상의 브라인의 온도 변화를 알 수 있다. Referring to FIG. 4, when the
상기 브라인 펌프(60)의 구동전에는 상기 브라인의 유입온도(Tin)와 상기 브라인의 토출온도(Tout)는 상기 기계실(21)의 온도(Tm)와 거의 비슷하거나 같은 온도이다. The inlet temperature Tin of the brine and the outlet temperature Tout of the brine are substantially equal to or the same as the temperature Tm of the
상기 브라인 펌프(60)가 온되더라도 상기 브라인 바이패스 유로(110)가 개방된 상태이므로, 상기 지중 열교환기(10)를 통과하지 않으므로, 상기 브라인의 유입온도(Tin)와 상기 브라인의 토출온도(Tout)는 상기 기계실(21)의 온도(Tm)와 거의 비슷하거나 같은 온도를 유지하게 된다. Since the brine
즉, 상기 브라인 펌프(60)가 온된 후, 상기 히트펌프(20)가 온되기 이전까지는 상기 브라인의 유입온도(Tin)와 상기 브라인의 토출온도(Tout)는 상기 기계실(21)의 온도(Tm)와 거의 비슷하거나 같은 온도를 유지하게 된다. That is, until the
이후, 상기 브라인 펌프(60)를 온시킨 시점부터 미리 설정된 제1설정시간(Δt1)이 지나면, 상기 히트펌프(20)를 온시킨다. Thereafter, when the
상기 제1설정시간(Δt1)은 약 2분 내지 3분인 것으로 예를 들어 설명한다. The first set time? T1 is about 2 minutes to 3 minutes, for example.
상기 제1설정시간(Δt1)은 상기 브라인의 유입온도(Tin)나 상기 브라인의 유량 변화에 따라 설정될 수 있다. 예를 들어, 상기 브라인의 유입온도 변화가 설정값 미만이거나, 상기 브라인의 유량 변화가 설정값 미만이 될 때까지의 시점으로 설정할 수 있다.The first set time? T1 may be set according to the inflow temperature Tin of the brine or the flow rate of the brine. For example, it may be set to a time point when the inflow temperature change of the brine is less than the set value or when the brine change rate becomes less than the set value.
상기 히트펌프(20)를 온시킬 때, 상기 브라인 바이패스 밸브(111)와 상기 냉매 바이패스 밸브(121)를 모두 오프시킨다. When the
상기 히트펌프(20)가 온되면, 상기 브라인 바이패스 밸브(111)가 오프되어 상기 브라인 바이패스 유로(110)가 차폐되어, 상기 브라인은 상기 히트펌프(20)와 상기 지중 열교환기(10)를 순환하도록 한다.When the
또한, 상기 냉매 바이패스 밸브(121)가 오프되어 상기 냉매 바이패스 유로(120)가 차폐되어, 상기 냉매는 상기 히트펌프(20)와 상기 수요측 열교환기(30)를 순환하도록 한다. In addition, the
상기 히트펌프(20)가 온되면, 상기 브라인 토출유로(42)를 통해 상기 히트펌프(20)로 유입된 브라인은 상기 히트펌프(20)에 열기를 제공하고 열을 빼앗긴 후, 상기 브라인 유입유로(41)를 통해 상기 지중 열교환기(10)로 유입된다.When the
따라서 도 4를 참조하면, 상기 히트펌프(20)가 구동되는 동안, 상기 제1온도센서(81)에서 측정한 상기 브라인의 유입온도(Tin)는 소정의 온도까지 내려간다. 4, the inflow temperature Tin of the brine measured by the
또한, 상기 제2온도센서(82)에서 측정한 상기 브라인의 토출온도(Tout)도 소정의 온도까지 내려간다. 상기 지중 열교환기(10)를 통과한 상기 브라인이 실외를 통과하면서 상기 지중보다 낮은 온도로 내려가서 상기 히트펌프(20)로 들어간다. Further, the discharge temperature Tout of the brine measured by the
상기 브라인의 유입온도(Tin)와 상기 브라인의 토출온도(Tout)의 차이가 상기 지열을 상기 히트펌프(20)에 제공하는 열량 차이이다.The difference between the inlet temperature Tin of the brine and the outlet temperature Tout of the brine is a difference in the amount of heat that provides the geothermal heat to the
상기 히트펌프(20)에 제공된 열원은, 상기 냉매 순환유로(50)를 순환하는 냉매로 전달되어 상기 수요측 열교환기(30)에 공급된다. The heat source provided to the
상기 냉매는 상기 히트펌프(20)에서 열을 흡수한 후 상기 냉매 순환유로(50)를 거쳐 상기 수요측 열교환기(30)에 공급되고, 상기 수요측 열교환기(30)에서 열을 빼앗기고 응축되어 다시 상기 히트펌프(20)로 순환한다.The refrigerant absorbs heat from the
이후, 사용자의 조작에 의해 난방 운전모드의 중지가 선택되면, 상기 제어부(미도시)가 상기 히트펌프(20)를 오프시킨다. 이 때, 상기 브라인 펌프(60)는 구동중인 상태이다. Thereafter, when the stop of the heating operation mode is selected by the user's operation, the control unit (not shown) turns off the
상기 히트펌프(20)를 오프시, 상기 브라인 바이패스 밸브(111)와 상기 냉매 바이패스 밸브(121)를 온시킨다.When the
상기 히트펌프(20)가 오프되고, 상기 브라인 펌프(60)가 구동되는 상태에서 상기 브라인 바이패스 밸브(111)가 온되면, 상기 히트펌프(20)에서 나온 브라인은 상기 지중 열교환기(10)를 바이패스하고 상기 히트펌프(20)로 다시 들어간다. 즉, 상기 브라인은 상기 기계실(21)의 내부에서 순환하게 된다. When the
상기 히트펌프(20)가 오프된 상태에서 상기 브라인이 상기 기계실(21)의 내부에서만 순환하므로, 동력이 감소될 수 있다.The power can be reduced since the brine circulates only in the
또한, 상기 히트펌프(20)가 오프된 상태에서 상기 냉매 바이패스 밸브(121)가 온되면, 상기 히트펌프(20)에서 나온 냉매가 상기 수요측 열교환기(30)를 바이패스하고 상기 히트펌프(20)로 다시 들어간다. 즉, 상기 냉매는 상기 기계실(21)의 내부에서 순환하게 된다. When the
상기 히트펌프(20)가 오프된 상태에서 상기 냉매를 상기 수요측 열교환기(30)까지 순환시킬 필요가 없고 상기 기계실(21)의 내부에서만 순환시키므로, 상기 냉매를 순환시키기 위해 압축기를 구동하지 않아도 되므로 동력이 감소될 수 있다. It is not necessary to circulate the refrigerant to the demand
도 4를 참조하면, 상기 히트펌프(20)를 오프시키고 상기 브라인 바이패스 밸브(111)를 온시키면, 상기 히트펌프(20)로 유입되는 브라인과 상기 히트펌프(20)에서 토출되는 브라인이 혼합되기 때문에 상기 브라인의 유입온도(Tin)와 토출온도(Tout)가 서로 같아진 후 점차 상승가게 된다. Referring to FIG. 4, when the
상기 브라인의 유입온도(Tin)와 토출온도(Tout)가 서로 같아지는 시점은, 상기 브라인 바이패스 밸브(111)를 온시킨 시점과 일치하거나 소정의 시간이 경과한 시점일 수 있다.The time at which the brine inlet temperature Tin and the discharge temperature Tout become equal to each other may be the same as the time point at which the
상기 히트펌프(20)를 오프시킨 후, 상기 브라인의 유입온도(Tin)와 토출온도(Tout)는 서서히 올라간다. After the
상기 히트펌프(20)를 오프시킨 후 미리 설정된 제2설정시간(Δt2)이 지나면, 상기 브라인 펌프(60)를 오프시킨다. The
상기 제어부(미도시)는, 상기 히트펌프(20)와 상기 브라인 펌프(60)를 동시에 오프시키지 않는다. 상기 히트펌프(20)를 오프시킨 후에도 상기 브라인 순환유로(40)내 상기 브라인을 상기 히트펌프(20)측으로 모두 빼내기 위해서 상기 제2설정시간(Δt2) 동안 상기 브라인 펌프(60)를 더 작동시킬 수 있다. The control unit (not shown) does not turn off the
상기 제2설정시간(Δt2)은 상기 제1설정시간(Δt1)보다 길게 설정된다. The second set time? T2 is set longer than the first set time? T1.
또한, 상기 제2설정시간은, 상기 브라인의 유입온도(Tin)와 토출온도(Tout) 중 어느 하나가 미리 설정된 온도까지 올라가는 시점으로 설정하는 것으로 예를 들어 설명한다.The second set time is set as a time point at which one of the inflow temperature Tin and the discharge temperature Tout of the brine is increased to a predetermined temperature.
다만, 이에 한정되지 않고, 상기 제2설정시간은, 상기 브라인의 유입온도(Tin)와 토출온도(Tout)의 차이가 미리 설정된 제2설정온도차 이하가 되는 시점까지 시간으로 설정할 수도 있다. However, the present invention is not limited to this, and the second set time may be set to a time until a difference between the inflow temperature Tin of the brine and the discharge temperature Tout becomes equal to or less than a preset second set temperature difference.
한편, 상기와 같은 겨울철 난방 운전시 브라인-냉매 방식 히트펌프시스템의 열량 계산하는 방법은 다음과 같다. Meanwhile, a method of calculating the heat quantity of the brine-refrigerant type heat pump system during the winter heating operation as described above is as follows.
상기 제어부(미도시)는, 상기 히트펌프(20)를 온시킨 시점부터 상기 히트펌프(20)를 오프시킬 때까지 상기 열원측 생산열량(Q_brine)을 실시간으로 계산하고 적산한다. The control unit (not shown) calculates and integrates the heat-source-side heat quantity Q_brine in real time until the
상기 브라인 펌프(60)를 온시킨 후 상기 히트펌프(20)를 온시키 이전에는, 상기 브라인이 상기 지중 열교환기(10)를 통과하지 않고 상기 브라인 바이패스 유로(110)를 순환하기 때문에, 상기 브라인의 유입온도(Tin)와 토출온도(Tout)의 온도차이가 거의 없다고 판단한다. Since the brine circulates the brine
따라서, 상기 열원측 생산열량(Q_brine)을 계산하는 시기를 상기 히트펌프(20)가 작동되는 시간으로 설정한다. Therefore, the time for calculating the heat-source-side heat quantity Q_brine is set as the time when the
수학식 6은 난방운전시 상기 열원측 생산열량(Q_brine)을 측정하는 식이다.Equation (6) is an equation for measuring the heat-source-side heat quantity Q_brine during the heating operation.
[수학식 6]&Quot; (6) "
여기서, △T 상기 제1,2온도센서(81)(82)에서 측정된 상기 브라인의 유입온도(Tin)와 상기 브라인의 토출온도(Tout)의 차이값이다. 상기 브라인의 유량(m)은 상기 브라인 유량계(70)에서 측정되는 값이고, 상기 브라인의 비열(C)은 미리 알고 있는 값이다. Here, ΔT is a difference value between the brine inflow temperature Tin measured by the first and
상기 수학식 6을 이용하여, 상기 히트펌프(20)가 구동되는 동안 상기 열원측 생산열량(Q_brine)을 실시간으로 계산하여 적산할 수 있다. 본 실시예에서는 초 단위로 적산하는 것으로 예를 들어 설명한다. Using the equation (6), the heat source-side heat quantity Q_brine can be calculated and integrated in real time while the
한편, 상기 열원측 생산열량(Q_brine)으로부터 상기 수요측 소비열량(Q_load)을 구하는 방법은 다음과 같다. On the other hand, a method of obtaining the demand side consumed heat quantity Q_load from the heat source side heat quantity Q_brine is as follows.
수학식 7은 열역학 제1법칙에 따른 상기 열원측 생산열량(Q_brine)과 상기 수요측 소비열량(Q_load)의 관계를 나타내는 식이다.Equation (7) is an equation showing the relationship between the heat-source-side heat quantity Q_brine and the demand-side heat quantity Q_load according to the first law of thermodynamics.
[수학식 7]&Quot; (7) "
수학식 8은 히트펌프의 난방운전시 성능계수(COPh)를 나타낸다. Equation (8) represents the coefficient of performance (COPh) at the heating operation of the heat pump.
[수학식 8]&Quot; (8) "
수학식 8에서 수학식 7을 빼면, 수학식 9를 도출할 수 있다. Subtracting Equation (7) from Equation (8), Equation (9) can be derived.
[수학식 9] &Quot; (9) "
수학식 9의 W에 수학식 7을 대입하면, 수학식 10을 도출할 수 있다.Substituting Equation (7) into W in Equation (9), Equation (10) can be derived.
[수학식 10] &Quot; (10) "
여기서, Q_brine는 수학식 6으로부터 계산한 값이고, COPh는 난방운전시 상기 히트펌프의 성능계수이며 상기 히트펌프의 제조사로부터 제공받는 값이다. Here, Q_brine is a value calculated from Equation (6), COPh is a coefficient of performance of the heat pump at the time of heating operation, and is a value supplied from the manufacturer of the heat pump.
따라서, 상기 수학식 10으로부터 난방운전시 수요측 소비열량(Q_load)을 계산할 수 있다. Therefore, the demand side consumption heat quantity Q_load in the heating operation can be calculated from the above equation (10).
한편, 상기 히트펌프(20)를 오프시키면, 상기 열원측 생산열량(Q_brine)과 상기 수요측 소비열량(Q_load)의 계산을 중지한다. On the other hand, when the
다만, 이에 한정되지 않고, 상기 히트펌프(20)를 오프시킨 후, 상기 브라인의 유입온도와 상기 브라인의 토출온도가 같아지는 시점에 도달하는 시점에, 상기 열원측 생산열량(Q_brine)과 상기 수요측 소비열량(Q_load)의 계산을 중지하는 것도 가능하다. However, the present invention is not limited to this. When the
상기와 같이, 본 발명에서는 열원측에 해당하는 상기 브라인의 유입온도, 상기 브라인의 토출온도 및 상기 브라인의 유량을 측정하여 상기 열원측 생산열량(Q_brine)을 실시간으로 계산하고 적산함으로써, 상기 열원측 생산열량(Q_brine)으로부터 상기 수요측 소비열량(Q_load)을 계산할 수 있다. As described above, in the present invention, by calculating the inflow temperature of the brine, the discharge temperature of the brine, and the flow rate of the brine corresponding to the heat source side and calculating and integrating the heat source-side heat quantity Q_brine in real time, The demand side consumed heat quantity Q_load can be calculated from the produced heat quantity Q_brine.
따라서, 수요측에 해당하는 상기 냉매의 유량을 측정할 필요가 없으므로, 고가의 냉매 유량계를 설치하지 않아도 되므로 저비용으로 수요측 소비열량을 알 수 있는 이점이 있다. Therefore, since there is no need to measure the flow rate of the refrigerant corresponding to the demand side, there is no need to provide an expensive refrigerant flow meter, which is advantageous in that the demand side consumed heat quantity can be known at low cost.
또한, 상기 열원측 생산열량(Q_brine)을 계산하고 적산하는 시기를 상기 히트펌프(20)의 구동 여부를 기준으로 하지 않고, 상기 브라인 펌프(60)가 온되어 오프될 때까지로 설정하여, 보다 정확하게 열량을 계산할 수 있다. It is also possible to set the time for calculating and integrating the heat source-side heat quantity Q_brine to the time when the
또한, 상기 브라인의 유입온도와 상기 브라인의 토출온도의 차이가 발생하는 구간에 열량을 측정함으로써 보다 정확한 열량 계산이 가능하다. Further, it is possible to more accurately calculate the amount of heat by measuring the amount of heat in a section where the difference between the inflow temperature of the brine and the discharge temperature of the brine occurs.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.
10: 지중 열교환기 20: 히트펌프
30: 수요측 열교환기 40: 브라인 순환유로
50: 냉매 순환유로 60: 브라인 펌프
70: 브라인 유량계 81: 제1온도센서
82: 제2온도센서 110: 브라인 바이패스 유로
111: 브라인 바이패스 밸브 120: 냉매 바이패스 유로
121: 냉매 바이패스 밸브10: Underground heat exchanger 20: Heat pump
30: Demand side heat exchanger 40: Brine circulation flow path
50: Refrigerant circulation flow passage 60: Brine pump
70: brine flow meter 81: first temperature sensor
82: second temperature sensor 110: brine bypass channel
111: brine bypass valve 120: refrigerant bypass flow path
121: Refrigerant bypass valve
Claims (10)
상기 브라인 펌프를 온시키고, 상기 브라인 바이패스 밸브를 온시켜 상기 브라인 바이패스 유로를 개방시키는 단계와;
상기 브라인 펌프와 상기 브라인 바이패스 밸브를 온시킨 후, 제1설정 시간이 지나면 상기 히트펌프를 온시키고 상기 브라인 바이패스 밸브는 오프시켜 상기 브라인 바이패스 유로를 차폐시키는 단계와;
상기 히트펌프를 온시키고 상기 브라인 배이패스 밸브를 오프시킨 시점부터 상기 브라인의 유입온도, 상기 브라인의 토출온도, 상기 브라인의 유량, 상기 브라인의 비열을 이용하여, 열원측 생산열량을 실시간으로 계산하고 적산하는 단계와;
상기 히트펌프를 오프시키고 상기 브라인 바이패스 밸브를 온시켜 상기 브라인 바이패스 유로를 개방시키는 단계와;
상기 히트펌프를 오프시킨 후, 제2설정시간이 지나면 상기 브라인 펌프를 오프시키는 단계를 포함하는 지열을 이용하는 브라인-냉매 방식 히트펌프 시스템의 열량 계산 방법.A demand side heat exchanger provided with the heat source; a brine circulation flow path for connecting the underground heat exchanger and the heat pump to circulate the brine; A brine pump installed in the brine circulation channel inside the machine room for pumping the brine, a brine pump installed in the brine circulation channel inside the machine room to measure a flow rate of the brine A brine flowmeter, a first temperature sensor installed in the brine circulation channel inside the machine room and measuring an inflow temperature of the brine before entering the underground heat exchanger, a first temperature sensor installed in the brine circulation channel inside the machine room, And before entering the heat pump, the brine A brine bypass flow path for connecting the inlet side and the discharge side of the brine circulation flow path inside the machine room, and a brine bypass flow path for opening the brine bypass flow path, A brine-refrigerant heat pump system using geothermal heat, comprising a brine bypass valve for bypassing an underground heat exchanger and entering the heat pump again,
Turning on the brine pump and turning on the brine bypass valve to open the brine bypass flow path;
Turning on the brine pump and the brine bypass valve, turning on the heat pump and turning off the brine bypass valve when the first set time has elapsed, thereby shielding the brine bypass flow path;
The heat quantity on the heat source side is calculated in real time using the inflow temperature of the brine, the discharge temperature of the brine, the flow rate of the brine, and the specific heat of the brine from the time when the heat pump is turned on and the brine bypass valve is turned off Integrating;
Turning off the heat pump and turning on the brine bypass valve to open the brine bypass flow path;
And turning off the brine pump after a second set time period after turning off the heat pump. ≪ RTI ID = 0.0 > [10] < / RTI >
상기 히트펌프를 오프시키고 상기 브라인 바이패스 밸브를 온시키면, 상기 열원측 생산열량의 계산과 적산을 중지하는 지열을 이용하는 브라인-냉매 방식 히트펌프 시스템의 열량 계산 방법.The method according to claim 1,
Wherein the heat pump is turned off and the brine bypass valve is turned on to use the geothermal heat to stop the calculation and the integration of the heat source-side heat generated by the heat source.
상기 히트펌프를 오프시키고 상기 브라인 바이패스 밸브를 온시킨 이후, 상기 브라인의 유입온도와 상기 브라인의 토출온도가 같아지면, 상기 열원측 생산열량의 계산과 적산을 중지하는 지열을 이용하는 브라인-냉매 방식 히트펌프 시스템의 열량 계산 방법.The method according to claim 1,
A brine-refrigerant system which uses the geothermal heat to stop the calculation and the integration of the heat-source-side heat produced when the inflow temperature of the brine becomes equal to the brine discharge temperature after turning off the heat pump and turning on the brine bypass valve Calculation method of heat quantity of heat pump system.
상기 기계실의 내부에서 상기 냉매 순환유로의 유입측과 토출측을 연결하는 냉매 바이패스 유로와,
상기 냉매 바이패스 유로를 개방시켜 상기 히트펌프에서 나온 냉매가 상기 수요측 열교환기를 바이패스하여 상기 히트펌프로 다시 들어가도록 하는 냉매 바이패스 밸브를 더 포함하고,
상기 브라인 바이패스 밸브를 온시킬 때 상기 냉매 바이패스 밸브도 온시켜 상기 냉매 바이패스 유로를 개방하고,
상기 브라인 바이패스 밸브를 오프시킬 때 상기 냉매 바이패스 밸브도 오프시켜 상기 냉매 바이패스 유로를 차폐하는 지열을 이용하는 브라인-냉매 방식 히트펌프 시스템의 열량 계산 방법.The method according to claim 1,
A refrigerant bypass flow path for connecting an inlet side and a discharge side of the refrigerant circulation flow path in the machine room,
Further comprising a refrigerant bypass valve for opening the refrigerant bypass passage and allowing the refrigerant from the heat pump to bypass the demand side heat exchanger and enter the heat pump again,
When the brine bypass valve is turned on, the refrigerant bypass valve is also turned on to open the refrigerant bypass passage,
And wherein when the brine bypass valve is turned off, the refrigerant bypass valve is also turned off to use the geothermal heat that shields the refrigerant bypass passage.
상기 열원측 생산열량이 계산되면,
상기 열원측 생산열량, 상기 히트펌프의 성능계수(COP)를 이용하여, 수요측 소비열량을 계산하고 적산하는 지열을 이용하는 브라인-냉매 방식 히트펌프 시스템의 열량 계산 방법.The method according to claim 1,
When the calorific value on the heat source side is calculated,
(EN) A heat quantity calculation method of a brine - refrigerant heat pump system using a geothermal heat to calculate and integrate a demand - side consumed heat quantity using the heat - source - side heat quantity and the performance coefficient (COP) of the heat pump.
상기 제2설정시간은,
상기 브라인의 유입온도와 상기 브라인의 토출온도의 차이가 미리 설정된 제2온도차 이하가 되는 시점까지 시간으로 설정되는 지열을 이용하는 브라인-냉매 방식 히트펌프 시스템의 열량 계산 방법.The method according to claim 1,
Wherein the second set time period
Wherein the geothermal heat is set to a time until a difference between an inflow temperature of the brine and a discharge temperature of the brine becomes equal to or less than a preset second temperature difference.
상기 제2설정시간은,
상기 브라인의 유입온도와 상기 브라인의 토출온도 중 적어도 하나의 온도가 미리 설정된 온도가 되는 시점까지 시간으로 설정되는 지열을 이용하는 브라인-냉매 방식 히트펌프 시스템의 열량 계산 방법.The method according to claim 1,
Wherein the second set time period
Wherein a geothermal heat is set as a time until at least one of the inflow temperature of the brine and the discharge temperature of the brine becomes a preset temperature.
상기 제2설정시간은 상기 제1설정시간보다 길게 설정되는 지열을 이용하는 브라인-냉매 방식 히트펌프 시스템의 열량 계산 방법.The method according to claim 1,
Wherein the second set time is set longer than the first set time.
상기 브라인 펌프를 온시키고, 상기 브라인 바이패스 밸브를 온시켜 상기 브라인 바이패스 유로를 개방시키는 단계와;
상기 브라인 펌프와 상기 브라인 바이패스 밸브를 온시킨 후, 제1설정 시간이 지나면 상기 히트펌프를 온시키고 상기 브라인 바이패스 밸브는 오프시켜 상기 브라인 바이패스 유로를 차폐시키는 단계와;
상기 히트펌프를 온시키고 상기 브라인 바이패스 밸브를 오프시킨 시점부터 상기 브라인의 유입온도, 상기 브라인의 토출온도, 상기 브라인의 유량, 상기 브라인의 비열을 이용하여, 열원측 생산열량을 실시간으로 계산하고 적산하는 단계와;
상기 열원측 생산열량이 계산되면, 상기 열원측 생산열량, 상기 히트펌프의 성능계수(COP)를 이용하여, 수요측 소비열량을 계산하고 적산하는 단계와;
상기 히트펌프를 오프시키고 상기 브라인 바이패스 밸브를 온시키면, 상기 열원측 생산열량과 상기 수요측 소비열량의 계산과 적산을 중지하는 단계를 포함하는 지열을 이용하는 브라인-냉매 방식 히트펌프 시스템의 열량 계산 방법.A demand side heat exchanger provided with the heat source; a brine circulation flow path for connecting the underground heat exchanger and the heat pump to circulate the brine; A brine pump installed in the brine circulation channel inside the machine room for pumping the brine, a brine pump installed in the brine circulation channel inside the machine room to measure a flow rate of the brine A brine flowmeter, a first temperature sensor installed in the brine circulation channel inside the machine room and measuring an inflow temperature of the brine before entering the underground heat exchanger, a first temperature sensor installed in the brine circulation channel inside the machine room, And before entering the heat pump, the brine A brine bypass flow path for connecting the inlet side and the discharge side of the brine circulation flow path inside the machine room, and a brine bypass flow path for opening the brine bypass flow path, A brine-refrigerant heat pump system using geothermal heat, comprising a brine bypass valve for bypassing an underground heat exchanger and entering the heat pump again,
Turning on the brine pump and turning on the brine bypass valve to open the brine bypass flow path;
Turning on the brine pump and the brine bypass valve, turning on the heat pump and turning off the brine bypass valve when the first set time has elapsed, thereby shielding the brine bypass flow path;
The heat quantity on the heat source side is calculated in real time by using the inflow temperature of the brine, the discharge temperature of the brine, the flow rate of the brine, and the specific heat of the brine from the time when the heat pump is turned on and the brine bypass valve is turned off Integrating;
Calculating and integrating the demand side heat quantity using the heat source side heat quantity and the heat pump side performance coefficient (COP) when the heat source side heat quantity is calculated;
Calculating a calorific value of the brine-refrigerant heat pump system using geothermal heat including the step of stopping the calculation and integration of the heat-source-side heat quantity and the demand-side heat quantity when turning off the heat pump and turning on the brine bypass valve Way.
상기 브라인 펌프를 온시키고, 상기 브라인 바이패스 밸브를 온시켜 상기 브라인 바이패스 유로를 개방시키고, 상기 냉매 바이패스 밸브를 온시켜 상기 냉매 바이패스 유로를 개방시키는 단계와;
상기 브라인 펌프, 상기 브라인 바이패스 밸브 및 상기 냉매 바이패스 밸브를 온시킨 후, 제1설정 시간이 지나면 상기 히트펌프를 온시키고 상기 브라인 바이패스 밸브는 오프시켜 상기 브라인 바이패스 유로를 차폐시키고, 상기 냉매 바이패스 밸브는 오프시켜 상기 냉매 바이패스 유로를 차폐시키는 단계와;
상기 히트펌프를 온시키고 상기 브라인 바이패스 밸브 및 상기 냉매 바이패스 밸브를 오프시킨 시점부터 상기 브라인의 유입온도, 상기 브라인의 토출온도, 상기 브라인의 유량, 상기 브라인의 비열을 이용하여, 열원측 생산열량을 실시간으로 계산하고 적산하는 단계와;
상기 열원측 생산열량이 계산되면, 상기 열원측 생산열량, 상기 히트펌프의 성능계수(COP)를 이용하여, 수요측 소비열량을 계산하고 적산하는 단계와;
상기 히트펌프를 오프시키고, 상기 브라인 바이패스 밸브를 온시켜 상기 브라인 바이패스 유로를 개방시키고, 상기 냉매 바이패스 밸브를 온시켜 상기 냉매 바이패스 유로를 개방시키는 단계와;
상기 히트펌프를 오프시키고 상기 브라인 바이패스 밸브와 상기 냉매 바이패스 밸브를 온시키면, 상기 열원측 생산열량과 상기 수요측 소비열량의 계산과 적산을 중지하는 단계와;
상기 히트펌프를 오프시킨 후, 제2설정시간이 지나면 상기 브라인 펌프를 오프시키는 단계를 포함하는 지열을 이용하는 브라인-냉매 방식 히트펌프 시스템의 열량 계산 방법.A demand side heat exchanger provided with the heat source; a brine circulation flow path for connecting the underground heat exchanger and the heat pump to circulate the brine; A brine pump installed in the brine circulation channel inside the machine room for pumping the brine, a brine pump installed in the brine circulation channel inside the machine room to measure a flow rate of the brine A brine flowmeter, a first temperature sensor installed in the brine circulation channel inside the machine room and measuring an inflow temperature of the brine before entering the underground heat exchanger, a first temperature sensor installed in the brine circulation channel inside the machine room, And before entering the heat pump, the brine A brine bypass flow path for connecting the inlet side and the discharge side of the brine circulation flow path inside the machine room, and a brine bypass flow path for opening the brine bypass flow path, A refrigerant bypass flow passage for connecting the inlet side and the discharge side of the refrigerant circulation flow path in the machine room, and a refrigerant bypass flow path for opening the refrigerant bypass flow path And a refrigerant bypass valve for allowing the refrigerant from the heat pump to bypass the demand side heat exchanger and enter the heat pump again, the brine-refrigerant type heat pump system using geothermal heat,
Turning on the brine pump, turning on the brine bypass valve to open the brine bypass flow path, and turning on the refrigerant bypass valve to open the refrigerant bypass flow path;
After turning on the brine pump, the brine bypass valve, and the refrigerant bypass valve, the heat pump is turned on and the brine bypass valve is turned off to shield the brine bypass flow passage when the first set time has elapsed, Turning off the refrigerant bypass valve to shut off the refrigerant bypass flow path;
And the heat source side production is performed by using the inflow temperature of the brine, the discharge temperature of the brine, the flow rate of the brine, and the specific heat of the brine from the time when the heat pump is turned on and the brine bypass valve and the refrigerant bypass valve are turned off. Calculating and integrating the heat quantity in real time;
Calculating and integrating the demand side heat quantity using the heat source side heat quantity and the heat pump side performance coefficient (COP) when the heat source side heat quantity is calculated;
Turning off the heat pump, turning on the brine bypass valve to open the brine bypass flow path, and opening the refrigerant bypass flow path by turning on the refrigerant bypass valve;
Stopping the calculation and integration of the heat-source-side heat quantity and the demand-side heat quantity when the heat pump is turned off and the brine bypass valve and the refrigerant bypass valve are turned on;
And turning off the brine pump after a second set time period after turning off the heat pump. ≪ RTI ID = 0.0 > [10] < / RTI >
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|---|---|---|---|
| KR1020180056505A KR101984242B1 (en) | 2018-05-17 | 2018-05-17 | Method for calculation of heating value of brine-refrigerant type heat pump system using geothermal heat energy |
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| KR (1) | KR101984242B1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111853914A (en) * | 2020-07-31 | 2020-10-30 | 陕西延长石油国际勘探开发工程有限公司 | Geothermal energy coupling gas boiler heating system |
| KR20210071598A (en) * | 2019-12-06 | 2021-06-16 | 한국수력원자력 주식회사 | Apparatus for testing heater capacity of air cleaning unit in nuclear power plant and method for testing heater capacity of air cleaning unit in nuclear power plant |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000274864A (en) * | 1999-03-19 | 2000-10-06 | Sanyo Electric Co Ltd | Method for controlling absorption refrigerator |
| KR20090054597A (en) * | 2007-11-27 | 2009-06-01 | 삼성전자주식회사 | Chiller apparatus for semiconductor process equipment |
| JP5383409B2 (en) * | 2009-09-30 | 2014-01-08 | 三菱電機株式会社 | Ice storage type heat source device |
| KR101750410B1 (en) * | 2016-11-30 | 2017-06-23 | 주식회사 티이애플리케이션 | Ice thermal storage system |
-
2018
- 2018-05-17 KR KR1020180056505A patent/KR101984242B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000274864A (en) * | 1999-03-19 | 2000-10-06 | Sanyo Electric Co Ltd | Method for controlling absorption refrigerator |
| KR20090054597A (en) * | 2007-11-27 | 2009-06-01 | 삼성전자주식회사 | Chiller apparatus for semiconductor process equipment |
| JP5383409B2 (en) * | 2009-09-30 | 2014-01-08 | 三菱電機株式会社 | Ice storage type heat source device |
| KR101750410B1 (en) * | 2016-11-30 | 2017-06-23 | 주식회사 티이애플리케이션 | Ice thermal storage system |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20210071598A (en) * | 2019-12-06 | 2021-06-16 | 한국수력원자력 주식회사 | Apparatus for testing heater capacity of air cleaning unit in nuclear power plant and method for testing heater capacity of air cleaning unit in nuclear power plant |
| KR102365773B1 (en) | 2019-12-06 | 2022-02-18 | 한국수력원자력 주식회사 | Apparatus for testing heater capacity of air cleaning unit in nuclear power plant and method for testing heater capacity of air cleaning unit in nuclear power plant |
| CN111853914A (en) * | 2020-07-31 | 2020-10-30 | 陕西延长石油国际勘探开发工程有限公司 | Geothermal energy coupling gas boiler heating system |
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