KR102177205B1 - Geothermal System with Stability and Efficiency and the Control Method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 안정성과 효율성이 확보된 지열 시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 지열 순환수가 지중 열교환기와 지열 히트펌프를 순차적으로 순환하면서 열교환하는 지열 시스템에 있어서 지중 열교환기와 지열 히트펌프 사이에 구비된 싸이클론 탱크로 유입된 지열 순환수가 회전하면서 원심력의 차이를 이용하여 이물질이 분리되어 열교환기, 스트레이너의 막힘 현상을 방지함으로써 시스템의 안정성을 확보하고, 지열 순환수의 체류시간을 증가시켜 열교환 효율성을 확보한 안정성과 효율성이 확보된 지열 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a geothermal system having stability and efficiency and a control method thereof, and more particularly, in a geothermal system in which geothermal circulating water sequentially circulates a geothermal heat exchanger and a geothermal heat pump to exchange heat between a geothermal heat exchanger and a geothermal heat pump. As the geothermal circulating water flowing into the cyclone tank provided in the system rotates, foreign substances are separated using the difference in centrifugal force to prevent clogging of the heat exchanger and strainer, thereby securing the stability of the system and increasing the residence time of the geothermal circulating water. The present invention relates to a geothermal system with secured stability and efficiency with heat exchange efficiency and a control method thereof.
종래의 화석 연료와 원자력 발전은 자원 고갈과 환경에 대한 관심 그리고 안전성의 문제가 대두되어 최근에는 전세계적으로 신재생 에너지에 대한 지원과 개발이 집중되고 있는 추세이다. 신재생 에너지란 재생이 가능하여 고갈되지 않는 특성이 있고, 오염 물질이나 이산화탄소의 배출이 적어 친환경적인 에너지원을 지칭한다. 이중 신재생 에너지의 대표적인 사례로 지목되는 지열 시스템(Geothermal System)은 지중에 저장된 열이나 지하수의 열을 에너지원으로 사용하는 방식으로, 주로 냉,난방의 용도로 사용된다.In the conventional fossil fuel and nuclear power generation, resource depletion, concern for the environment, and problems of safety have emerged, and in recent years, support and development for new and renewable energy has been concentrated around the world. Renewable energy refers to an eco-friendly energy source because it is renewable and does not deplete, and has little emission of pollutants or carbon dioxide. Among them, the geothermal system, which is referred to as a representative example of renewable energy, uses heat stored in the ground or heat from groundwater as an energy source, and is mainly used for cooling and heating purposes.
도 1에 도시된 바와 같이 지열 시스템은 지중에 매설되어 지열 에너지를 얻기 위한 지중 열교환기, 각종 부하와 열교환하는 지열 히트펌프, 건물의 AHU, FCU 등 각종 낸난방 부하 그리고 각각의 부하에 구비된 부하펌프 등으로 구성되는 것으로, 지열 순환수는 지중 열교환기에서 지열 에너지를 확보하여 지열 히트펌프와 열교환하고, 각종 부하가 연결된 배관으로 이송되는 부하 순환수는 지열 히트펌프로부터 에너지를 확보하여 각종 부하와 열교환하도록 설계된다.As shown in Figure 1, the geothermal system is buried in the ground to obtain geothermal energy, a geothermal heat pump that exchanges heat with various loads, various heating loads such as AHU and FCU of a building, and loads provided in each load. Consisting of a pump, etc., the geothermal circulating water secures geothermal energy from the underground heat exchanger to heat exchange with the geothermal heat pump, and the load circulating water transferred to the pipe to which various loads are connected secures energy from the geothermal heat pump. It is designed to heat exchange.
한편, 상술한 지열 시스템은 지열 에너지를 얻기 위하여 지중에 구비되는 지중 열교환기 파이프의 형상과 위치에 따라 밀폐형 지열 시스템과 개방형 지열 시스템으로 분류된다. 상기 밀폐형 지열 시스템은 도 2a에 도시된 바와 같이 지중 열교환기 파이프가 U자형으로 형성되어 개방된 부위가 없이 밀폐된 상태로 트랜치 배관을 따라 일정 간격으로 연속 배치되는 방식이다. 반면, 개방형 지열 시스템은 도 2b에 도시된 바와 같이 지중에 지하수가 구비된 심정을 형성하여 지하수가 유입 및 배출될 수 있도록 단부가 개방된 지중 열교환기 파이프를 배치하되, 심정펌프를 이용하여 지하수를 1차 순환수로 활용하되, 지열 히트펌프 사이에 열교환기를 배치하여 2차 순환수를 이용하는 방식이다.Meanwhile, the above-described geothermal system is classified into a closed geothermal system and an open geothermal system according to the shape and position of the underground heat exchanger pipe provided in the ground to obtain geothermal energy. In the closed geothermal system, as shown in FIG. 2A, the underground heat exchanger pipe is formed in a U-shape, and is continuously arranged at regular intervals along the trench pipe in a closed state without an open portion. On the other hand, in the open geothermal system, as shown in FIG. 2B, an underground heat exchanger pipe with an open end is arranged to form a deep well equipped with groundwater in the ground so that groundwater can be introduced and discharged. It is used as primary circulating water, but it is a method of using secondary circulating water by placing a heat exchanger between geothermal heat pumps.
그런데, 종래의 밀폐형 지열 시스템은 도 3a에 도시된 바와 같이 지중 열교환기 파이프를 삽입 후에 트랜치배관과 연결하는 과정에서 다량의 흙이나 모래가 유입되는 문제점이 있었으며, 개방형 지열 시스템의 경우에도 심정펌프에 의하여 지하수가 유입되는 과정에서 도 3b에 도시된 바와 같이 심정에 존재하는 다량의 이물질이 함께 유입되는 문제점이 있었다.However, the conventional closed geothermal system has a problem in that a large amount of soil or sand is introduced in the process of connecting the trench pipe after inserting the underground heat exchanger pipe as shown in FIG. 3A. Even in the case of the open geothermal system, In the process of introducing the groundwater, there is a problem that a large amount of foreign matter existing in the deep well is introduced together as shown in FIG. 3B.
종래에는 지중 열교환기 파이프로 유입된 이물질이 걸러질 수 있도록 지열 히트펌프의 전단에 스트레이너를 형성하였으나, 다량의 이물질이 축적됨에 따라 지열 순환수의 순환량이 낮아지거나 최악의 경우에는 순환 자체가 이루어지지 못하는 문제점이 발생하였다. 비록 스트레이너의 유지 관리를 바탕으로 축적된 이물질을 지속적으로 제거하면 제 기능을 수행할 수 있으나, 이러한 현상이 반복적으로 발생함에 따라 지열 시스템 자체의 신뢰성과 효율성을 저하하는 요인이 되었다.Conventionally, a strainer was formed at the front end of the geothermal heat pump to filter foreign matter flowing into the underground heat exchanger pipe.However, as a large amount of foreign matter accumulates, the circulation amount of the geothermal circulating water decreases, or in the worst case, the circulation itself is not performed. There was a problem that could not be done. Although it can perform its function by continuously removing accumulated foreign matter based on the maintenance of the strainer, this phenomenon has been a factor that deteriorates the reliability and efficiency of the geothermal system itself as this phenomenon occurs repeatedly.
또한, 밀폐형 지열 시스템은 지열 히트펌프가 전체 가동하는 경우에 비해 부분 가동하는 경우가 많으며, 부분 가동의 경우에는 열교환 후 토출되는 지열 순환수의 온도차가 크지 않아 지중 열교환기와의 열교환 효율이 높지 않았으며, 특히나 지열 히트펌프는 정격유량이 확보되지 않으면 성능이 저하되거나 동파가 발생하므로 부득이 정속펌프를 이용하여 유량을 공급하여야 하는바, 이는 지열 순환수의 지중 체류시간이 짧아질 수밖에 없는 원인이 되었다. 뿐만 아니라, 종래의 개방형 지열 시스템은 지열 히트펌프 사이에 열교환기를 배치하여 별도의 밀폐형 지열 시스템 보다도 효율이 저하될 수밖에 없는 한계가 있었다.In addition, the closed geothermal system often operates partially compared to when the geothermal heat pump is fully operated, and in the case of partial operation, the temperature difference between the geothermal circulating water discharged after heat exchange is not large, so the heat exchange efficiency with the underground heat exchanger is not high. In particular, if the rated flow rate is not secured, the geothermal heat pump inevitably has to supply the flow rate by using a constant speed pump because the performance of the geothermal heat pump is degraded or freezing occurs, which inevitably caused a short residence time in the ground of the geothermal circulating water. In addition, the conventional open geothermal system has a limitation in that the efficiency is inevitably lowered than that of a separate closed geothermal system by arranging a heat exchanger between geothermal heat pumps.
나아가, 도 4에 도시된 바와 같이 종래의 지열 시스템은, 정속펌프에 의하여 부하 순환수가 각종 부하와 지열 히트펌프 사이에 순환되도록 설계되었다. 이로인해 전체 부하가 발생하는 경우에는 부하 순환수의 정격유량이 모두 공급되도록 설계되어야 하나, 부분 부하가 발생하는 경우에는 정격유량 중에서 일부의 부하 순환수만이 부하측에 공급되고, 나머지는 다시 지열 히트펌프로 복귀되어야 하는바, 부하의 정도에 따라 유량이 가변적으로 공급될 수 있도록 차압 밸브가 필수적으로 구비된다.Further, as shown in FIG. 4, in the conventional geothermal system, the load circulating water is circulated between various loads and the geothermal heat pump by a constant speed pump. As a result, when a full load occurs, the rated flow rate of the load circulating water should be designed to supply all of the rated flow rate, but when a partial load occurs, only a part of the load circulating water is supplied to the load side of the rated flow rate, and the rest are geothermal heat pumps. The differential pressure valve is essentially provided so that the flow rate can be variably supplied according to the degree of the load.
그런데, 차압 밸브는 현장의 여건에 따라 차압 기준을 달리함에 따라 기본 설정값을 매번 설계하여야 하며, 일부 설정값에 오차가 발생된 경우에는 유량의 차이로 인하여 지열 히트펌프가 반복적으로 가동/정지를 반복하거나, 지열 히트펌프로 공급되는 유량이 적거나, 이로 인하여 온도가 설정치에 도달하지 못하는 한계가 있었다.However, the differential pressure valve must be designed with the default setting value every time as the differential pressure standard is different depending on the conditions of the site, and if an error occurs in some of the setting values, the geothermal heat pump repeatedly starts/stops due to the difference in flow rate. Repeatedly, there is a limit that the flow rate supplied to the geothermal heat pump is small, or the temperature does not reach the set value due to this.
또한, 부하측 순환펌프를 정속펌프로 사용하는 경우에는 부분 부하가 발생하더라도 정속펌프를 지속적으로 가동해야 하므로 에너지 소모가 다량으로 발생되는 문제점이 있어 최근에는 유량의 가변적용이 가능한 인버터 펌프를 적용하는 추세이다. 그러나, 오히려 지열 히트펌프는 정격유량이 확보되지 않으면 동파가 발생되거나 트립될 수 있으므로 자칫 인버터 펌프는 지열 히트펌프에 부담으로 작용할 수 있는 문제가 있었다.In addition, when the load-side circulation pump is used as a constant speed pump, the constant speed pump must be continuously operated even when a partial load occurs, so there is a problem that a large amount of energy is consumed.Therefore, an inverter pump capable of variable flow rate is applied. to be. However, in the geothermal heat pump, if the rated flow rate is not secured, freezing or tripping may occur, so that the inverter pump may act as a burden on the geothermal heat pump.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 자체적으로 지열 순환수에 존재하는 이물질을 쉽게 거를 수 있어 하자 발생을 줄일 수 있고, 유지관리 비용을 절감할 수 있으며, 지열 히트펌프의 가동 정도에 따라 지열 순환수의 순환 유량을 유연하게 변동시킬 수 있어 지중 열교환기의 열교환 효율을 증진시킴은 물론 불필요한 전력 소비량을 절감하고, 별도의 차압 밸브가 없이도 안정적인 차압 유지가 가능하며, 동시에 유량분배의 효율성을 도모할 수 있고, 정격유량이 확보되도록 하여 지열 히트펌프와 부하측의 유량 밸런싱을 맞추어 지열 히트펌프의 손상을 방지할 수 있는 안정성과 효율성이 확보된 지열 시스템 및 그 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention was devised to solve the above problems, and it is possible to easily filter foreign substances present in the geothermal circulating water by itself, thereby reducing the occurrence of defects, reducing maintenance costs, and operating the geothermal heat pump. Depending on the degree, the circulation flow rate of the geothermal circulating water can be flexibly changed, improving the heat exchange efficiency of the underground heat exchanger, reducing unnecessary power consumption, and maintaining a stable differential pressure without a separate differential pressure valve, and at the same time distribution of the flow rate. It provides a geothermal system with stability and efficiency that can prevent damage to the geothermal heat pump by balancing the flow rate of the geothermal heat pump and the load side by ensuring the rated flow rate and ensuring the rated flow rate. There is a purpose.
상기한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 안정성과 효율성이 확보된 지열 시스템(GS)은, 지열 순환수(CW)가 지중에 구비된 지중 열교환기(HE)와 각종 부하(L)와 연결된 지열 히트펌프(HP)를 순차적으로 순환하면서 열교환하는 것으로, 상기 지중 열교환기(HE)와 지열 히트펌프(HP) 사이에는 싸이클론 탱크(10)가 구비되어 지중 열교환기(HE)에서 열교환된 지열 순환수(CW)가 싸이클론 탱크(10)에 유입되어 회전에 의한 원심력의 차이로 이물질이 분리된 상태로 지열 히트펌프(HP)측으로 토출되고, 상기 지열 히트펌프(HP)에서 열교환된 지열 순환수(CW)는 싸이클론 탱크(10)에 유입되어 회전에 의한 원심력의 차이로 이물질이 분리된 상태로 지중 열교환기(HE)측으로 토출되되, 상기 싸이클론 탱크(10)는 격벽(11)으로 분리되어 일측 제1 공간부(12)에 열교환기측 유입부(12a)가 마련되고, 타측 제2 공간부(13)에 히트펌프측 유입부(13a) 및 열교환기측 토출부(13b)가 마련되며, 상기 싸이클론 탱크(10)의 중심에는 단부(14a)가 1 공간부(12)에 노출되는 히트펌프측 토출 파이프(14)가 격벽(11)을 관통하도록 형성되는 것을 특징으로 한다.In order to solve the above problems, the geothermal system (GS), in which the stability and efficiency of the present invention is secured, includes a geothermal heat exchanger (HE) equipped with geothermal circulation water (CW) in the ground and a geothermal heat connected to various loads (L). By sequentially circulating a pump (HP) for heat exchange, a
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또한, 상기 사이클론 탱크(10)와 지중 열교환기(HE) 사이에는 인버터 펌프(20)가 구비되어 부하량에 따라 싸이클론 탱크(10)에서 토출된 지열 순환수(CW1)의 유량이 부하량에 따라 조절되어 지중 열교환기(HE)의 체류시간이 확보될 수 있도록 제어할 수 있다.In addition, an
또한, 상기 지중 열교환기(HE)는 심정(DW)에 구비된 지하수를 지열 순환수(CW)로 사용하여 심정펌프(30)에 의하여 지열 히트펌프(HP)측으로 순환되며, 상기 심정펌프(30)는 부하량에 따라 사이클론 탱크(10)로 유입되는 지열 순환수(CW1)의 유량을 제어할 수 있다.In addition, the underground heat exchanger (HE) is circulated toward the geothermal heat pump (HP) by the
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또한, 상기 히트펌프측 토출 파이프(14)의 단부(14a)는 다공성 표면을 지니도록 형성될 수 있다.In addition, the
또한, 상기 제1 공간부(12)의 바닥에는 이물질 배출부(12b)가 형성될 수 있다.In addition, a foreign
또한, 상기 제2 공간부(13)의 바닥에는 상기 이물질 배출부(12b)로 연결되는 이물질 배출 파이프(13c)가 형성될 수 있다.In addition, a foreign
또한, 부하 순환수(LW)가 순차적으로 순환하는 지열 히트펌프(HP)와 부하(L) 사이에는 격벽(41)으로 분리됨과 동시에 균유량 배관(42)이 격벽(41)을 관통하도록 마련된 차압 안정화 탱크(40)가 구비되어 상기 지열 히트펌프(HP)에는 부하량에 따라 부하 순환수(LW1)의 유량이 제어될 수 있다.In addition, between the geothermal heat pump (HP) and the load (L) in which the load circulating water (LW) sequentially circulates, it is separated by a
또한, 부하 순환수(LW)가 순차적으로 순환하는 지열 히트펌프(HP)와 부하(L) 사이에는 격벽(41)으로 분리됨과 동시에 균유량 배관(42)이 격벽(41)을 관통하도록 마련된 차압 안정화 탱크(40)가 구비되고, 상기 차압 안정화 탱크(40)와 부하(L) 사이에는 인버터 펌프(50)가 구비되어 부하량에 따라 차압 안정화 탱크(40)에서 토출된 부하 순환수(LW2)의 유량을 제어할 수 있다.In addition, between the geothermal heat pump (HP) and the load (L) in which the load circulating water (LW) sequentially circulates, it is separated by a
그리고 상기 차압 안정화 탱크(40)의 균유량 배관(42)은 표면에 복수의 천공부(42a)가 방사상으로 형성되되, 상기 복수의 천공부(42a)는 유량의 변화를 수용할 수 있도록 위치에 따라 직경을 달리할 수 있다.In addition, the equal
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 안정성과 효율성이 확보된 지열 시스템의 제어방법(CM)은, 제어부(60)를 이용하여 지중에 구비된 지중 열교환기(HE)와 각종 부하(L)와 연결된 지열 히트펌프(HP)를 포함하는 지열 시스템의 지열 순환수(CW)를 제어하는 것으로, 상기 제어부(60)가 지열 히트펌프(HP)의 가동 유량을 확인하는 유량정보 확인단계(S10); 상기 제어부(60)가 지중 열교환기(HE)와 지열 히트펌프(HP) 사이에 구비된 싸이클론 탱크(10)에서 지열 히트펌프(HP)로 토출되는 지열 순환수(CW2)와 상기 지열 히트펌프(HP)에서 싸이클론 탱크(10)로 유입되는 지열 순환수(CW2)의 온도를 확인하는 온도정보 확인단계(S20); 상기 제어부(60)가 지열 히트펌프(HP)의 가동 유량과 상기 지열 순환수(CW2)의 온도정보를 이용하여 필요한 지열 부하량을 산정하는 부하량 산정단계(S30); 및 상기 제어부(60)가 산정된 부하량에 따라 지열 순환수(CW1)의 유량이 조절되도록 상기 싸이클론 탱크(10)와 지중 열교환기(HE) 사이에 구비된 인버터 펌프(20)를 제어하는 인버터 펌프 제어단계(S40A);를 포함한다.On the other hand, the control method (CM) of a geothermal system with stability and efficiency secured according to an embodiment of the present invention includes an underground heat exchanger (HE) and various loads (L) provided in the ground using the control unit 60 A flow rate information checking step (S10) for controlling the geothermal circulating water (CW) of a geothermal system including a connected geothermal heat pump (HP), wherein the
또한, 제어부(60)를 이용하여 지중의 심정(DW)에 구비된 지중 열교환기(HE)와 각종 부하(L)와 연결된 지열 히트펌프(HP)를 포함하는 지열 시스템의 지열 순환수(CW)를 제어하는 것으로, 상기 제어부(60)가 지열 히트펌프(HP)의 가동 유량을 확인하는 유량정보 확인단계(S10); 상기 제어부(60)가 지중 열교환기(HE)와 지열 히트펌프(HP) 사이에 구비된 싸이클론 탱크(10)에서 지열 히트펌프(HP)로 토출되는 지열 순환수(CW2)와 상기 지열 히트펌프(HP)에서 싸이클론 탱크(10)로 유입되는 지열 순환수(CW2)의 온도를 확인하는 온도정보 확인단계(S20); 상기 제어부(60)가 지열 히트펌프(HP)의 가동 유량과 상기 지열 순환수(CW2)의 온도정보를 이용하여 필요한 지열 부하량을 산정하는 부하량 산정단계(S30); 및 상기 제어부(60)가 산정된 부하량에 따라 지열 순환수(CW1)의 유량이 조절되도록 상기 심정(DW)에 구비되어 지하수를 지열 순환수(CW1)로 사용하는 심정펌프(30)를 제어하는 심정펌프 제어단계(S40B);를 포함한다.In addition, geothermal circulation water (CW) of a geothermal system including a geothermal heat pump (HP) connected to an underground heat exchanger (HE) and a geothermal heat pump (HP) connected to various loads (L) using the
그리고, 상기 심정펌프 제어단계(S40B)는 상기 심정펌프(30)가 복수로 구비되어 특정 가동 유량이 확보되도록 선택적으로 분할 가동될 수 있다.In addition, in the deep well pump control step S40B, a plurality of the
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 안정성과 효율성이 확보된 지열 시스템의 제어방법(CM)은, 제어부(60)를 이용하여 각종 부하(L)와 지열 히트펌프(HP)를 포함하는 지열 시스템의 부하 순환수(LW)를 제어하는 것으로, 상기 제어부(60)가 지열 히트펌프(HP)와 부하(L) 사이에 구비된 차압 안정화 탱크(40)에서 상기 지열 히트펌프(HP)로 토출되는 부하 순환수(LW1)와 상기 지열 히트펌프(HP)에서 차압 안정화 탱크(40)로 유입되는 부하 순환수(LW1)의 온도를 확인하는 탱크 온도정보 확인단계(S100); 상기 제어부(60)가 부하(L)측에 순환하는 부하 순환수(LW2)의 유량을 확인하는 부하측 유량정보 확인단계(S200); 상기 제어부(60)가 차압 안정화 탱크(40)에서 상기 부하(L)측으로 토출되는 부하 순환수(LW2)와 상기 부하(L)측에서 차압 안정화 탱크(40)로 유입되는 부하 순환수(LW2)의 온도를 확인하는 부하측 온도정보 확인단계(S300); 상기 제어부(60)가 차압 안정화 탱크(40)의 온도정보와 부하(L)측의 온도정보 및 유량정보를 이용하여 필요한 부하량을 산정하는 부하량 산정단계(S400); 및 상기 제어부(60)가 산정된 부하량에 따라 지열 히트펌프(HP)에 순환되는 부하 순환수(LW1)의 유량이 조절되도록 제어하는 히트펌프 제어단계(S500);를 포함한다.On the other hand, the control method (CM) of a geothermal system having stability and efficiency according to another embodiment of the present invention is a geothermal system including various loads (L) and a geothermal heat pump (HP) using the
또한, 상기 히트펌프 제어단계(S500)는, 상기 지열 히트펌프(HP)가 복수로 구비되어 특정 가동 유량이 확보되도록 선택적으로 분할 가동될 수 있다.In addition, in the heat pump control step (S500), a plurality of geothermal heat pumps (HP) may be selectively operated to secure a specific operation flow rate.
그리고 제어부(60)를 이용하여 각종 부하(L)와 지열 히트펌프(HP)를 포함하는 지열 시스템의 부하 순환수(LW)를 제어하는 것으로, 상기 제어부(60)가 지열 히트펌프(HP)의 가동 유량을 확인하는 유량정보 확인단계(S000); 상기 제어부(60)가 지열 히트펌프(HP)와 부하(L) 사이에 구비된 차압 안정화 탱크(40)에서 상기 지열 히트펌프(HP)로 토출되는 부하 순환수(LW1)와 상기 지열 히트펌프(HP)에서 차압 안정화 탱크(40)로 유입되는 부하 순환수(LW1)의 온도를 확인하는 탱크 온도정보 확인단계(S100); 상기 제어부(60)가 차압 안정화 탱크(40)에서 상기 부하(L)측으로 토출되는 부하 순환수(LW2)와 상기 부하(L)측에서 차압 안정화 탱크(40)로 유입되는 부하 순환수(LW2)의 온도를 확인하는 부하측 온도정보 확인단계(S300); 상기 제어부(60)가 차압 안정화 탱크(40)의 온도정보 및 유량정보와 부하(L)측의 온도정보를 이용하여 필요한 부하량을 산정하는 부하량 산정단계(S400); 및 상기 제어부(60)가 산정된 부하량에 따라 부하(L)측에 순환하는 부하 순환수(LW2)의 유량이 조절되도록 상기 차압 안정화 탱크(40)와 부하(L) 사이에 구비된 인버터 펌프(50)를 제어하는 인버터 펌프 제어단계(S600);를 포함한다.And by using the
본 발명의 안정성과 효율성이 확보된 지열 시스템(GS)은, 상기 지중 열교환기(HE)와 지열 히트펌프(HP) 사이에 싸이클론 탱크(10)가 구비되어 지중 열교환기 파이프의 연결 과정이나 심정펌프에 의하여 유입된 다량의 이물질을 회전에 의한 원심력의 차이를 이용하여 분리할 수 있으므로 지열 순환수에 혼합된 이물질에 의한 열교환 효율의 저하를 개선할 수 있다.In the geothermal system (GS) having the stability and efficiency of the present invention, a
또한, 이물질에 의한 배관이나 스트레이너의 하자 발생을 미연에 방지함은 물론, 이에 따른 유지관리 비용을 획기적으로 절감할 수 있는 이점이 있다.In addition, there is an advantage of preventing the occurrence of defects in pipes or strainers due to foreign substances in advance, and significantly reducing maintenance costs accordingly.
또한, 지중 열교환기에서 지열 히트펌프로 유입되는 지열 순환수는 물론, 지열 히트펌프에서 지중 열교환기로 재차 유입되는 지열 순환수의 이물질도 2차로 제거할 수 있다.In addition, it is possible to secondarily remove the geothermal circulating water flowing from the geothermal heat exchanger to the geothermal heat pump, as well as foreign substances of the geothermal circulating water re-inflowing from the geothermal heat pump to the geothermal heat exchanger.
나아가, 상기 싸이클론 탱크와 지중 열교환기 사이에는 인버터 펌프가 구비되어 부하량에 따라 싸이클론 탱크에서 토출된 지열 순환수의 유량을 유연하게 제어하여 지열 히트펌프의 가동 정도 및 부하량에 따라 지열 순환수의 가동유량을 유연하게 변동시킬 수 있어 열교환 효율을 증진시킴은 물론 불필요한 전력 소비량을 절감할 수 있다.Furthermore, an inverter pump is provided between the cyclone tank and the underground heat exchanger to flexibly control the flow rate of the geothermal circulating water discharged from the cyclone tank according to the load. Since the operating flow rate can be flexibly changed, heat exchange efficiency can be improved and unnecessary power consumption can be reduced.
뿐만 아니라, 심정에 구비된 지하수를 지열 순환수로 사용함에 있어서 심정펌프가 부하량에 따라 싸이클론 탱크로 유입되는 지열 순환수의 유량을 제어하여 지열 히트펌프의 가동 정도 및 부하량에 따라 지열 순환수의 가동유량을 유연하게 변동시킬 수 있어 열교환 효율을 증진시킴은 물론 불필요한 전력 소비량을 절감할 수 있다.In addition, in using the groundwater provided in the deep well as the geothermal circulating water, the deep well pump controls the flow rate of the geothermal circulating water flowing into the cyclone tank according to the load. Since the operating flow rate can be flexibly changed, heat exchange efficiency can be improved and unnecessary power consumption can be reduced.
이때, 복수의 지열 히트펌프를 구비하되, 각각 소규모의 순환펌프가 구비되도록 하여 불필요한 전략 소모가 발생되는 것을 예방함과 동시에 지열 히트펌프에는 안정적인 유량을 공급하여 지열 히트펌프의 성능 극대화 및 안정적인 가동을 통한 내구성 확보가 가능한 추가적인 이점이 있다.At this time, a plurality of geothermal heat pumps are provided, and each small circulation pump is provided to prevent unnecessary strategic consumption, while supplying a stable flow rate to the geothermal heat pump to maximize the performance and stable operation of the geothermal heat pump. There is an additional advantage that can secure durability through.
또한, 상기 싸이클론 탱크는 단열 격벽으로 분리되어 온도 차이에 의하여 지열 순환수간에 열전도가 발생되는 것을 방지하여 열교환 효율을 증진시킬 수 있다.In addition, the cyclone tank is separated by an insulating partition wall to prevent heat conduction between geothermal circulating water due to a temperature difference, thereby improving heat exchange efficiency.
한편, 지열 히트펌프와 부하 사이에는 차압 안정화 탱크가 구비되어 별도의 차압 밸브가 없이도 안정적인 차압 유지가 가능하며, 동시에 유량분배의 효율성을 도모할 수 있다.Meanwhile, since a differential pressure stabilization tank is provided between the geothermal heat pump and the load, stable differential pressure can be maintained without a separate differential pressure valve, and at the same time, efficiency of flow distribution can be achieved.
또한, 상기 지열 히트펌프는 부하 정도에 따라 부하 순환수의 유량을 유연하게 제어할 수 있어 열교환 효율을 증진시킴은 물론 불필요한 전력 소비량을 절감할 수 있다.In addition, since the geothermal heat pump can flexibly control the flow rate of the load circulating water according to the load level, it is possible to improve heat exchange efficiency and reduce unnecessary power consumption.
나아가, 상기 차압 안정화 탱크와 부하 사이에는 인버터 펌프가 구비되어 부하량에 따라 차압 안정화 탱크에서 토출된 부하 순환수의 유량을 제어함으로써 열교환 효율을 증진시킴은 물론 불필요한 전력 소비량을 절감할 수 있다.Further, an inverter pump is provided between the differential pressure stabilization tank and the load to control the flow rate of the load circulating water discharged from the differential pressure stabilization tank according to a load amount, thereby improving heat exchange efficiency and reducing unnecessary power consumption.
뿐만 아니라 복수의 지열 히트펌프를 구비하되, 각각 소규모의 순환펌프가 구비되도록 하여 불필요한 전략 소모가 발생되는 것을 예방할 수 있는 추가적인 이점이 있다.In addition, a plurality of geothermal heat pumps are provided, but there is an additional advantage of preventing unnecessary strategic consumption by being provided with a small circulation pump, respectively.
도 1은 일반적인 지열 시스템의 전체적인 구성을 도시한 설비 흐름도.
도 2a는 일반적인 밀폐형 지열 시스템의 지열 순환수를 중심으로 도시한 설비 흐름도.
도 2b는 일반적인 개방형 지열 시스템의 지열 순환수를 중심으로 도시한 설비 흐름도.
도 3a는 일반적인 지중 열교환기 파이프의 결속 과정을 도시한 이미지.
도 3b는 일반적인 심정 내 지하수에 부유하는 이물질을 도시한 이미지.
도 4는 일반적인 지열 시스템의 부하 순환수를 중심으로 도시한 설비 흐름도.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 밀폐형 지열 시스템의 지열 순환수를 중심으로 도시한 설비 흐름도.
도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 개방형 지열 시스템의 지열 순환수를 중심으로 도시한 설비 흐름도.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 싸이클론 탱크를 도시한 단면도.
도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 싸이클론 탱크의 작동 원리를 도시한 개념도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 지열 시스템의 부하 순환수를 중심으로 도시한 설비 흐름도.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 차압 안정화 탱크를 도시한 단면도.
도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 밀폐형 지열 시스템의 지열 순환수의 제어방법을 도시한 블록도 및 설비도.
도 11 및 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 개방형 지열 시스템의 지열 순환수의 제어방법을 도시한 블록도 및 설비도.
도 13 및 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 지열 시스템의 부하 순환수의 제어방법을 도시한 블록도 및 설비도.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 지열 시스템의 부하 순환수의 제어방법을 도시한 블록도.1 is a flow chart showing the overall configuration of a general geothermal system.
Figure 2a is a flow chart showing a facility centered on the geothermal circulating water of a general closed geothermal system.
Figure 2b is a flow diagram showing a facility centering on the geothermal circulating water of a general open geothermal system.
3A is an image showing a bonding process of a general underground heat exchanger pipe.
3B is an image showing foreign substances floating in groundwater in a general deep well.
4 is a flow chart of a facility showing the load circulating water of a general geothermal system.
Figure 5a is a flow chart showing a facility centered on the geothermal circulating water of the closed geothermal system according to an embodiment of the present invention.
Figure 5b is a flow chart showing a facility centering on the geothermal circulation water of the open geothermal system according to an embodiment of the present invention.
Figure 6a is a cross-sectional view showing a cyclone tank according to an embodiment of the present invention.
Figure 6b is a conceptual diagram showing the operating principle of the cyclone tank according to an embodiment of the present invention.
7 is a flow chart showing a facility mainly showing the load circulating water of the geothermal system according to an embodiment of the present invention.
8 is a cross-sectional view showing a differential pressure stabilization tank according to an embodiment of the present invention.
9 and 10 are block diagrams and equipment diagrams illustrating a method of controlling geothermal circulating water in a closed geothermal system according to an embodiment of the present invention.
11 and 12 are block diagrams and equipment diagrams illustrating a method of controlling geothermal circulating water in an open geothermal system according to an embodiment of the present invention.
13 and 14 are block diagrams and equipment diagrams illustrating a method for controlling load circulating water in a geothermal system according to an embodiment of the present invention.
15 is a block diagram showing a method of controlling load cycle water in a geothermal system according to another embodiment of the present invention.
이하에서는 본 발명의 안정성과 효율성이 확보된 지열 시스템(GS) 및 그 제어방법(CM)에 대하여 실시예 및 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a geothermal system GS having stability and efficiency of the present invention and a control method CM thereof will be described in detail with reference to embodiments and drawings.
도 1은 통상적인 지열 시스템의 전체적인 구성을 도시한 설비 흐름도로, 전체적으로 지열 에너지를 확보하기 위하여 지중에 구비되는 지중 열교환기(HE)와 지열 히트펌프(HP) 사이를 지열 순환수(CW)가 순환펌프에 의하여 배관을 따라 순환하도록 구성되고, 상기 지열 히트펌프(HP)와 각종 부하(L) 사이를 부하 순환수(LW)가 배관을 따라 순환하도록 구성된다.1 is a flow chart of a facility showing the overall configuration of a conventional geothermal system. In order to secure geothermal energy as a whole, geothermal circulation water (CW) is provided between a geothermal heat exchanger (HE) and a geothermal heat pump (HP). It is configured to circulate along a pipe by a circulation pump, and the load circulating water LW is configured to circulate along the pipe between the geothermal heat pump HP and various loads L.
이때, 지열 시스템은 지열 순환수(CW)가 흐르는 지중 열교환기(HE)의 파이프 형상과 위치에 따라 밀폐형 지열 시스템과 개방형 지열 시스템으로 분류할 수 있다. 상기 밀폐형 지열 시스템은 도 2a에 도시된 바와 같이 지중 열교환기 파이프가 U자형으로 형성되어 개방된 부위가 없이 밀폐된 상태로 트랜치 배관을 따라 일정 간격으로 연속 배치되는 방식이다. 또한, 개방형 지열 시스템은 도 2b에 도시된 바와 같이 지중에 지하수가 구비된 심정(DW)을 형성하여 지하수가 유입 및 배출될 수 있도록 단부가 개방된 지중 열교환기 파이프를 배치하되, 심정펌프(30)를 이용하여 지하수를 1차 순환수로 활용하되, 지열 히트펌프(HP) 사이에는 열교환기를 배치하는 방식이다.At this time, the geothermal system can be classified into a closed geothermal system and an open geothermal system according to the pipe shape and location of the underground heat exchanger (HE) through which geothermal circulating water (CW) flows. In the closed geothermal system, as shown in FIG. 2A, the underground heat exchanger pipe is formed in a U-shape, and is continuously arranged at regular intervals along the trench pipe in a closed state without an open portion. In addition, the open geothermal system forms a deep well (DW) equipped with groundwater in the ground as shown in FIG. 2B and arranges an open end of the underground heat exchanger pipe so that the groundwater can be introduced and discharged, but the deep well pump 30 ) Is used as the primary circulating water, but a heat exchanger is arranged between the geothermal heat pumps (HP).
그런데, 종래의 지열 시스템은 지열 순환수(CW) 내에 도 3a에 도시된 바와 같이 배관의 지중 열교환기 파이프와 트랜치 배관의 연결 과정이나 도 3b에 도시된 바와 같이 심정에 부유하는 흙이나 모래와 같은 다량의 이물질이 배관으로 유입되는 문제점이 있었다.However, in the conventional geothermal system, as shown in FIG. 3A, in the geothermal circulating water (CW), the connection process of the underground heat exchanger pipe and the trench pipe of the pipe, or the soil or sand floating in the deep as shown in FIG. 3B. There was a problem in that a large amount of foreign substances flowed into the pipe.
이에 본 발명의 안정성과 효율성이 확보된 지열 시스템(GS)은 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이 상기 지중 열교환기(HE)와 지열 히트펌프(HP) 사이에 싸이클론 탱크(10)를 구비함으로써 이물질이 즉각적으로 배출될 수 있도록 한다.Accordingly, the geothermal system (GS) having the stability and efficiency of the present invention is provided with a
도 6b에 도시된 바와 같이 상기 싸이클론 탱크(10)는 지중 열교환기(HE)에서 열교환된 지열 순환수(CW)가 싸이클론 탱크(10)에 유입되어 회전에 의한 강한 와류를 바탕으로 원심력의 차이를 이용하여 이물질이 분리되도록 한다. 이때, 분리된 이물질은 싸이클론 탱크(10)의 외부로 배출되고, 이물질이 걸러진 지열 순환수(CW)는 지열 히트펌프(HP)측으로 토출된다.As shown in FIG. 6B, in the
이로써, 본 발명의 안정성과 효율성이 확보된 지열 시스템(GS)은 지열 순환수(CW)에 혼합된 이물질에 의한 열교환 효율의 저하를 개선할 수 있음은 물론 이물질에 의한 배관의 막힘이나 스트레이너의 하자 발생을 미연에 방지할 수 있으므로 그에 따른 유지관리 비용을 획기적으로 절감할 수 있는 추가적인 이점이 있다.Accordingly, the geothermal system (GS) having the stability and efficiency of the present invention can improve the decrease in heat exchange efficiency due to foreign substances mixed in the geothermal circulating water (CW), as well as clogging of pipes due to foreign substances or defects of strainers. Since the occurrence can be prevented in advance, there is an additional advantage of drastically reducing maintenance costs accordingly.
뿐만 아니라, 상기 지열 히트펌프(HP)에서 열교환된 지열 순환수(CW)도 싸이클론 탱크(10)에 유입되어 회전에 의한 원심력의 차이를 이용하여 재차 이물질을 분리한 상태로 지중 열교환기(HE)측으로 토출될 수 있다. 이로써, 이물질에 대한 연속적인 분리가 이루어질 수 있으므로 보다 우수한 이물질의 제거 성능을 기대할 수 있다.In addition, the geothermal circulating water (CW) heat-exchanged by the geothermal heat pump (HP) also flows into the
한편, 도 6a는 본 발명의 일 실시에에 따른 싸이클론 탱크(10)의 형상을 보다 상세하게 도시한 것으로, 상기 싸이클론 탱크(10)는 격벽(11)으로 분리되어 일측에 제1 공간부(12)가 마련되고, 타측에 제2 공간부(13)가 마련될 수 있다. 일측에 마련된 상기 제1 공간부(12)는 지중 열교환기(HE)로부터 지열 순환수(CW)가 유입되는 열교환기측 유입부(12a)가 마련되고, 상기 싸이클론 탱크(10)의 중심에는 단부(14a)가 1 공간부(12)에 노출되는 히트펌프측 토출 파이프(14)가 격벽(11)과 제2 공간부(13)를 관통하도록 형성될 수 있다.On the other hand, Figure 6a shows in more detail the shape of the
또한, 격벽(11)으로 분리된 타측의 제2 공간부(13)에는 지열 히트펌프(HP)로부터 지열 순환수(CW)가 유입되는 히트펌프측 유입부(13a) 및 지중 열교환기(HE)로 토출되는 열교환기측 토출부(13b)가 마련될 수 있다. 즉, 상기 제1 공간부(12)와 제2 공간부(13)에 각각 유입되는 지열 순환수(CW)는 열교환 전후로 온도를 달리하는 바, 온도 차이가 유지될 수 있도록 격벽(11)에 의하여 전체적으로 또는 부분적으로 분리되는 것이 바람직하며, 이를 위하여 상기 격벽(11)은 단열 성능이 우수한 소재로 제작하는 것이 바람직하다.In addition, the heat
한편, 도 6b에 도시된 바와 같이 열교환기측 유입부(12a)로 유입된 지열 순환수(CW)는 제1 공간부(12) 내에서 강하게 형성된 와류를 바탕으로 혼합된 이물질이 원심력의 차이를 바탕으로 바닥으로 침전 분리되며, 이물질이 걸러진 지열 순환수(CW)는 상기 히트펌프측 토출 파이프(14)의 단부(14a)에 형성된 다공성 표면을 바탕으로 다시 한번 이물질이 걸러진 상태로 히트펌프측 토출 파이프(14)를 따라 지열 히트펌프(HP)측으로 토출된다. 이때, 상기 제1 공간부(12)의 바닥에는 이물질 배출부(12b)가 형성되어 바닥으로 침전된 이물질이 외부로 배출될 수 있다.On the other hand, as shown in FIG. 6B, the circulating geothermal water (CW) introduced into the
마찬가지로, 히트펌프측 유입부(13a)로 유입된 지열 순환수(CW)는 제2 공간부(13) 내에서 강하게 형성된 와류를 바탕으로 혼합된 이물질이 원심력의 차이를 바탕으로 제2 공간부(13)의 바닥으로 침전 분리되며, 재차 이물질이 걸러진 지열 순환수(CW)는 상기 열교환기측 토출부(13b)를 바탕으로 지중 열교환기(HE)측으로 토출된다. 이때, 상기 제2 공간부(13)의 바닥에는 상기 제1 공간부(12)의 바닥에 형성된 이물질 배출부(12b)로 연결되는 이물질 배출 파이프(13c)가 형성되어 바닥으로 침전된 이물질이 외부로 배출될 수 있다.Likewise, the geothermal circulating water CW introduced into the heat
특히, 본 발명의 안정성과 효율성이 확보된 지열 시스템(GS)은 개방형 지열 시스템에 활용되는 경우, 심정(DW)의 지하수에 부유하는 이물질을 상기 싸이클론 탱크(10)를 바탕으로 효과적으로 제거할 수 있으므로 심정펌프(30)를 구동함으로써 지하수를 지열 순환수(CW)로 직접 활용할 수 있게 된다. 이로써, 배관의 단순화는 물론 열교환기의 추가적인 생략이 가능해지므로 설치 비용을 절감할 수 있음은 물론 보다 효율적인 열교환을 기대할 수 있다.In particular, when the geothermal system (GS) having the stability and efficiency of the present invention is used in an open geothermal system, foreign substances floating in the groundwater of the deep well (DW) can be effectively removed based on the cyclone tank (10). Therefore, it is possible to directly utilize groundwater as geothermal circulating water (CW) by driving the
한편, 일반적으로 밀폐형 지열 시스템은 도 2a에 도시된 바와 같이 복수의 지열 히트펌프(HP)가 구비되면서도, 일정한 유량이 공급될 수 있도록 순환펌프를 정속펌프로 구현한다. 그런데 부하(L)측의 사용상태에 따라서 지열 히트펌프(HP)의 전체 가동이 아닌 부분 가동만이 요구될 수 있다. 예컨데, 지열 히트펌프(HP)의 가동 대수가 5대인 경우에는 상기 지열 히트펌프(HP)로 인입되는 지열 순환수(CW)의 인입 온도가 15℃이고, 지열 히트펌프(HP)로부터 토출되는 지열 순환수(CW)의 토출 온도가 20℃라 한다면, 부분 부하가 이루어짐에 따라 지열 히트펌프(HP)의 가동 대수가 2대인 경우에는 인입 온도가 15℃인 반면 토출 온도는 17℃에 불과할 수 있다.Meanwhile, in general, as shown in FIG. 2A, a closed geothermal system implements a circulation pump as a constant speed pump so that a constant flow rate can be supplied while a plurality of geothermal heat pumps HP are provided. However, depending on the state of use of the load (L) side, only partial operation of the geothermal heat pump (HP) may be required rather than the entire operation. For example, if the number of operating units of the geothermal heat pump (HP) is 5, the temperature of the geothermal circulation water (CW) introduced into the geothermal heat pump (HP) is 15°C, and the geothermal heat discharged from the geothermal heat pump (HP) If the discharge temperature of the circulating water (CW) is 20°C, the inlet temperature may be 15°C while the discharge temperature is only 17°C in the case of two geothermal heat pumps (HP) operating due to partial load. .
즉, 부분 부하가 발생되는 경우에는 지중 온도와 지열 순환수(CW)의 온도 차이가 크지 않으므로 열교환 효율이 떨어질 수밖에 없으므로, 지중 열교환기(HE)로 공급되는 지열 순환수(CW)의 체류시간을 상대적으로 증대시켜 충분한 열교환이 이루어질 수 있도록 유도하는 것이 바람직하다. 그러나, 종래의 밀폐형 지열 시스템은 대형의 정속펌프가 전체적인 시스템의 유량을 모두 부담함에 따라 지열 히트펌프의 성능이 저하되거나 동파와 같은 파손이 발생되지 않도록 정격유량이 확보되도록 설계할 수밖에 없었으며, 부분 부하의 경우에도 정속펌프를 가동함에 따라 열교환 효율이 저하됨은 물론 과도한 전력 소모량이 발생되는 추가적인 한계가 있었다.In other words, when a partial load is generated, the temperature difference between the underground temperature and the geothermal circulating water (CW) is not large, so the heat exchange efficiency inevitably decreases. Therefore, the residence time of the geothermal circulating water (CW) supplied to the underground heat exchanger (HE) is reduced. It is desirable to relatively increase and induce sufficient heat exchange. However, the conventional enclosed geothermal system had to be designed to ensure the rated flow rate so that the performance of the geothermal heat pump was not degraded or damage such as freezing waves occurred as a large constant speed pump was responsible for all the flow rate of the system. Even in the case of a load, as the constant speed pump is operated, the heat exchange efficiency is deteriorated and there is an additional limitation that excessive power consumption is generated.
이에 본 발명의 일 실시예에 따른 안정성과 효율성이 확보된 지열 시스템(GS)은 도 5a에 도시된 바와 같이 상기 싸이클론 탱크(10)와 지중 열교환기(HE) 사이에 인버터 펌프(20)가 구비될 수 있다. 상기 인버터 펌트(20)는 제어부(60)가 부하량을 산정함으로써 싸이클론 탱크(10)에서 토출된 지열 순환수(CW1)의 유량을 제어할 수 있다. 즉, 지열 히트펌프(HP)의 가동 대수가 증가함에 따라 부하량이 증가하는 경우에는 상대적으로 싸이클론 탱크(10)에서 토출되는 지열 순환수(CW1)의 유량을 증가시키는 반면, 부하량이 감소하는 경우에는 지열 순환수(CW1)의 체류시간이 충분히 확보되도록 유량이 감소되도록 제어한다.Accordingly, the geothermal system GS having stability and efficiency according to an embodiment of the present invention has an
이때, 상기 싸이클론 탱크(10)에서 지중 열교환기(HE)로 공급되는 지열 순환수(CW1)의 유량이 가변되더라도, 상기 싸이클론 탱크(10)에서 지열 히트펌프(HP)로 공급되는 지열 순환수(CW2)의 유량은 충분한 저장용량을 확보한 싸이클론 탱크(10)를 매개로 이와 무관하게 순환되도록 설계될 수 있으므로 지열 히트펌프(HP)에 발생될 수 있는 손상이나 동파의 문제를 해소할 수 있다. 즉, 상기 싸이클론 탱크(10)는 지중 열교환기(HE)측에 순환되는 지열 순환수(CW1)와 지열 히트펌프(HP)측에 순환되는 지열 순환수(CW2)의 유량을 달리 설계할 수 있도록 완충 기능(Buffering Effect)을 수행하는 추가적인 기술적 차별성이 있다.At this time, even if the flow rate of the geothermal circulating water (CW1) supplied from the
특히, 복수의 지열 히트펌프(HP)가 구비되는 경우에 지열 히트펌프(HP)마다 개별적인 순환펌프를 구비할 수 있으므로, 전체적으로 순환펌프를 소형화할 수 있으며, 부분 가동되는 경우에는 부분적인 순환펌프를 가동하는 것만으로도 전체적인 시스템을 구현할 수 있으므로, 불필요한 전략 소모가 발생되는 것을 예방할 수 있다.In particular, when a plurality of geothermal heat pumps (HP) are provided, a separate circulation pump can be provided for each geothermal heat pump (HP), so that the circulation pump as a whole can be miniaturized, and when partially operated, a partial circulation pump is used. Since the entire system can be implemented just by running it, unnecessary strategy consumption can be prevented.
뿐만 아니라, 종래에는 개방형 지열 시스템도 도 2b에 도시된 바와 같이 복수의 지열 히트펌프(HP)가 구비되면서도, 일정한 유량이 공급될 수 있도록 순환펌프를 정속펌프로 구현하였다. 그런데 개방형 지열 시스템은 지열 히트펌프 사이에 열교환기를 추가적으로 배치함에 따라 밀폐형 지열 시스템 보다도 더욱 효율이 저하될 수밖에 없는 한계가 있었다.In addition, in the conventional open geothermal system, a plurality of geothermal heat pumps (HP) are provided as shown in FIG. 2B, and a circulation pump is implemented as a constant speed pump so that a constant flow rate can be supplied. However, the open geothermal system has a limitation in that the efficiency is deteriorated even more than the closed geothermal system as the heat exchanger is additionally disposed between the geothermal heat pumps.
이에 본 발명의 안정성과 효율성이 확보된 지열 시스템(GS)은 개방형 지열 시스템에 있어서 상기 싸이클론 탱크(10)를 바탕으로 심정(DW)에 구비된 지하수를 지열 순환수(CW)로 직접 활용될 수 있으므로, 도 5b에 도시된 바와 같이 상기 심정(DW)에 구비된 심정펌프(30)에 의하여 지열 순환수(CW)가 지열 히트펌프(HP)측으로 순환되도록 구현한다. 이때, 상기 심정펌프(30)는 부하량에 따라 싸이클론 탱크(10)로 유입되는 지열 순환수(CW1)의 유량을 제어할 수 있다. Therefore, the geothermal system (GS) having the stability and efficiency of the present invention can be directly utilized as the geothermal circulation water (CW) from the groundwater provided in the deep well (DW) based on the
즉, 지열 히트펌프(HP)의 가동 대수가 증가함에 따라 부하량이 증가하는 경우에는 상대적으로 싸이클론 탱크(10)로부터 지중 열교환기(HE)로 토출되는 지열 순환수(CW1)의 유량을 증가시킴과 동시에 싸이클론 탱크(10)로 유입되는 지열 순환수(CW1)의 유량도 증가되도록 심정펌프(30)의 가동량을 증대시키며, 반면, 부하량이 감소하는 경우에는 지열 순환수(CW1)의 체류시간이 충분히 확보되도록 유량이 감소되는 방향으로 심정펌프(30)의 가동량을 감소시킨다. 이때, 복수의 심정펌프(30)가 구비되는 경우에는 분할 가동을 바탕으로 가동량을 제어할 수 있다.That is, when the load increases as the number of operating geothermal heat pumps (HP) increases, the flow rate of the geothermal circulation water (CW1) discharged from the cyclone tank (10) to the underground heat exchanger (HE) is relatively increased. At the same time, the amount of operation of the
또한, 복수의 지열 히트펌프(HP)가 구비되는 경우에 지열 히트펌프(HP)마다 개별적인 순환펌프를 구비할 수 있으므로, 전체적인 순환펌프를 소형화할 수 있으며, 이로써 불필요한 전략 소모가 발생되는 것을 예방할 수 있는 추가적인 이점이 있다.In addition, when a plurality of geothermal heat pumps (HP) are provided, individual circulation pumps can be provided for each geothermal heat pump (HP), so that the overall circulation pump can be miniaturized, thereby preventing unnecessary consumption of strategies. There are additional benefits.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이 종래의 지열 시스템은 각종 부하(L)와 지열 히트펌프(HP) 사이를 순환하는 부하 순환수(LW)도 정속펌프에 의하여 구동되도록 설계되었다. 이로인해 전체 부하가 발생하는 경우에는 부하 순환수의 정격유량이 안정적으로 공급될 수 있으나, 부분 부하가 발생되는 경우에는 정격유량 중에서 일부의 부하 순환수만이 부하측에 공급되고, 나머지는 다시 지열 히트펌프(HP)로 복귀되어야 하는바, 부하의 정도에 따라 유량이 가변적으로 공급될 수 있도록 차압 밸브가 필수적으로 구비되었다.Meanwhile, as shown in FIG. 4, in the conventional geothermal system, the load circulating water LW circulating between various loads L and the geothermal heat pump HP is also designed to be driven by a constant speed pump. As a result, when a full load occurs, the rated flow rate of the load circulating water can be stably supplied, but when a partial load is generated, only a part of the load circulating water is supplied to the load side of the rated flow rate, and the rest are again geothermal heat pumps. It should be returned to (HP), and a differential pressure valve was essentially provided so that the flow rate could be variably supplied depending on the degree of the load.
그러나, 상기 차압 밸브는 현장의 여건에 따라 차압 기준을 달리함에 따라 설계가 번거롭고, 오차가 발생된 경우에는 유량의 차이로 인하여 지열 히트펌프가 제 기능을 수행하지 못하거나 효율이 저하되는 문제점이 있었다.However, the design of the differential pressure valve is cumbersome as the differential pressure standard is different depending on the conditions of the site, and if an error occurs, the geothermal heat pump does not perform its function due to the difference in flow rate or there is a problem in that the efficiency is lowered. .
이를 해소하기 위하여 본 발명의 안정성과 효율성이 확보된 지열 시스템(GS)은 도 7에 도시된 바와 같이 부하 순환수(LW)가 순차적으로 순환하는 지열 히트펌프(HP)와 부하(L) 사이에 차압 안정화 탱크(40)가 구비되어 지열 히트펌프(HP)에 흐르는 부하 순환수(LW1)의 유량을 부하측의 부하량에 따라 가변될 수 있도록 제어할 수 있다.In order to solve this problem, the geothermal system GS having the stability and efficiency of the present invention secured is between the geothermal heat pump HP and the load L in which the load circulating water LW is sequentially circulated, as shown in FIG. The differential
일 실시예에 따른 상기 차압 안정화 탱크(40)는 도 8에 도시된 바와 같이 격벽(41)에 의하여 일측에 제1 공간부(43)가 마련되고, 타측에 제2 공간부(44)가 마련될 수 있다. 다만, 상기 차압 안정화 탱크(40)는 균유량 배관(42)이 격벽(41)을 관통하도록 마련되어 충분한 저장유량이 확보될 수 있으므로 지열 히트펌프(HP)측에 순환되는 부하 순환수(LW1)와 부하(L)측에 순환되는 부하 순환수(LW2)의 유량을 달리 설계할 수 있도록 완충 기능(Buffering Effect)을 수행하는 기술적 차별성이 발휘된다.In the differential
이때, 상기 지열 히트펌프(HP)는 복수로 구비되고, 지열 히트펌프 마다 소형화된 순환펌프가 구비되어 부분 구동이 가능하도록 구현될 수 있다. 이로써, 부하량이 증가하는 경우에는 상대적으로 지열 히트펌프(HP)의 가동 대수를 증가시켜 유량도 증가시키는 반면, 부하량이 감소하는 경우에는 지열 히트펌프(HP)의 가동 대수와 유량을 감소시켜 불필요한 전력 소모가 발생되는 것을 예방할 수 있다.In this case, a plurality of geothermal heat pumps HP may be provided, and a miniaturized circulation pump may be provided for each of the geothermal heat pumps to enable partial driving. As a result, when the load increases, the flow rate is relatively increased by increasing the number of operating units of the geothermal heat pump (HP), whereas when the load decreases, the number of units operated and the flow rate of the geothermal heat pump (HP) are reduced. You can prevent consumption from occurring.
보다 구체적으로 상기 차압 안정화 탱크(40)에 있어서, 일측에 마련된 상기 제1 공간부(43)는 부하(L)로부터 부하 순환수(LW2)가 유입되는 부하측 유입부(43a)와 지열 히트펌프(HP)로 부하 순환수(LW1)가 토출되는 히트펌프측 토출부(43b)가 마련되고, 타측에 마련된 상기 제2 공간부(44)는 지열 히트펌프(HP)로부터 부하 순환수(LW1)가 유입되는 히트펌프측 유입부(44a)와 부하(L)로 부하 순환수(LW2)가 토출되는 부하측 토출부(44b)가 마련될 수 있다.More specifically, in the differential
따라서, 상기 제1 공간부(43)와 제2 공간부(44)에 각각 유입되는 부하 순환수(LW)는 열교환 전후로 온도를 달리하는 바, 온도 차이가 유지될 수 있도록 격벽(41)에 의하여 전체적으로 또는 부분적으로 분리되는 것이 바람직하며, 이를 위하여 상기 격벽(41)은 단열 성능이 우수한 소재로 제작하는 것이 바람직하다.Accordingly, the load circulating water LW flowing into the first and
또한, 상기 차압 안정화 탱크(40)는 지열 히트펌프(HP)의 가동 대수에 따라 유연하게 유량이 가변 공급될 수 있도록 상기 차압 안정화 탱크(40)의 격벽(41)을 관통하도록 형성되는 균유량 배관(42)은 표면에 복수의 천공부(42a)가 방사상으로 형성될 수 있으며, 상기 복수의 천공부(42a)는 유량의 변화를 즉각적으로 수용하여 차압을 유지할 수 있도록 위치에 따라 직경을 달리하도록 형성됨이 바람직하다.In addition, the differential
뿐만 아니라, 상기 차압 안정화 탱크(40)도 실시형태에 따라서는 부하 순환수(LW)에 잔류하는 이물질이 분리될 수 있도록 유입된 부하 순환수(LW)를 회전시킴으로써 회전에 의한 원심력의 차이를 이용하여 이물질이 분리되도록 구현될 수 있다. 이로써, 부하 순환수(LW)에 대한 이물질의 연속적인 분리가 이루어질 수 있으므로 보다 높은 열교환 효율 및 상기 지열 히트펌프(HP)와 부하(L)의 내구성 확보가 가능해진다.In addition, the differential
한편, 종래의 지열 시스템은 부하측 순환펌프를 정속펌프로 사용하였으며, 이에 따라 부분 부하가 발생하더라도 에너지 소모가 다량으로 발생되는 문제점이 있어 최근에는 유량의 가변적용이 가능한 인버터 펌프를 적용하는 추세이다. 그러나, 오히려 지열 히트펌프는 정격유량이 확보되지 않으면 동파가 발생될 수 있으므로 자칫 인버터 펌프는 지열 히트펌프에 부담으로 작용할 수 있는 문제가 있었다.Meanwhile, in the conventional geothermal system, a load-side circulation pump is used as a constant speed pump, and accordingly, even if a partial load is generated, a large amount of energy is consumed, and thus an inverter pump capable of variable flow rate is applied. However, since the geothermal heat pump may generate freezing waves if the rated flow rate is not secured, the inverter pump has a problem that may act as a burden on the geothermal heat pump.
이에 본 발명은 도 7에 도시된 바와 같이 부하 순환수(LW)가 순차적으로 순환하는 지열 히트펌프(HP)와 부하(L) 사이에 상술한 바와 같이 격벽(41)으로 분리됨과 동시에 균유량 배관(42)이 격벽(41)을 관통하도록 마련된 차압 안정화 탱크(40)를 구비하고, 상기 차압 안정화 탱크(40)와 부하(L) 사이에는 인버터 펌프(50)를 추가적으로 구비함으로써 부하량에 따라 차압 안정화 탱크(40)에서 토출된 부하 순환수(LW2)의 유량을 가변적으로 제어할 수 있다.Accordingly, the present invention is separated by a
상기 인버터 펌프(50)는 유량의 증감을 바탕으로 부하(L)측의 부하 순환수(LW)와 부하(L) 사이의 열교환 효율을 증진시킴은 물론 불필요한 전력 소비량을 절감할 수 있다.The
한편, 이하에서는 상술한 지열 시스템의 제어방법에 대하여 도면에 도시된 사항을 바탕으로 상세하게 설명한다. 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(60)를 이용하여 지중에 구비된 지중 열교환기(HE)와 각종 부하(L)와 연결된 지열 히트펌프(HP)를 포함하는 지열 시스템의 지열 순환수(CW)를 제어하는 방법(CM)에 관하여 도시한 블록도로, 유량정보 확인단계(S10), 온도정보 확인단계(S20), 부하량 산정단계(S30) 및 인버터 펌프 제어단계(S40A)를 포함한다.Meanwhile, hereinafter, a method for controlling the geothermal system will be described in detail based on the items shown in the drawings. 9 is a geothermal circulation of a geothermal system including a geothermal heat exchanger (HE) provided in the ground and a geothermal heat pump (HP) connected to various loads (L) using the
상기 유량정보 확인단계(S10)는 상기 제어부(60)가 지열 히트펌프(HP)의 가동 유량을 확인하는 단계로서, 도 10에 도시된 바와 같이 상기 지열 히트펌프(HP) 측의 배관에는 유량계(71)가 설치되어 상기 유량계(71)가 측정한 유량정보를 제어부(60)가 전달 받을 수 있다.The flow rate information checking step (S10) is a step in which the
상기 온도정보 확인단계(S20)는 상기 제어부(60)가 지중 열교환기(HE)와 지열 히트펌프(HP) 사이에 구비된 싸이클론 탱크(10)에서 지열 히트펌프(HP)로 토출되는 지열 순환수(CW2)와 상기 지열 히트펌프(HP)에서 싸이클론 탱크(10)로 유입되는 지열 순환수(CW2)의 온도를 확인하는 단계로서, 상기 싸이클론 탱크(10)의 히트펌프측 유입부(13a)와 히트펌프측 토출 파이프(14)에는 각각 온도계(72a)(72b)가 설치되어 상기 온도계(72a)(72b)가 측정한 온도정보를 제어부(60)가 전달 받을 수 있다. The temperature information checking step (S20) is a geothermal circulation discharged from the
이때, 상기 유량정보 확인단계(S10)와 온도정보 확인단계(S20)는 시계열적인 순서가 상호 반전되거나 동시에 일어날 수 있음은 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 자명하게 이해할 수 있을 것이다.At this time, it will be apparent to anyone of ordinary skill in the art that the flow rate information check step (S10) and the temperature information check step (S20) may be reversed or may occur simultaneously in a time series order.
한편, 상기 부하량 산정단계(S30)는 상기 제어부(60)가 지열 히트펌프(HP)의 가동 유량과 상기 지열 순환수(CW2)의 온도정보를 이용하여 필요한 지열 부하량을 산정하는 단계이다. 즉, 현재 지열 히트펌프(HP)에 순환 중인 지열 순환수(CW2)의 가동 유량과 온도정보를 바탕으로 필요한 지열 부하량이 산정될 수 있다. On the other hand, the load calculation step (S30) is a step in which the
이후 진행되는 인버터 펌프 제어단계(S40A)는 상기 제어부(60)가 산정된 부하량에 따라 지열 순환수(CW1)의 유량이 조절되도록 상기 싸이클론 탱크(10)와 지중 열교환기(HE) 사이에 구비된 인버터 펌프(20)를 제어하는 단계이다. The inverter pump control step (S40A) to be proceeded is provided between the
상기 부하량 산정단계(S30)에 의하여 필요한 지열 부하량이 산정되면 지중 열교환기(HE)를 바탕으로 획득되는 지열 에너지의 온도정보를 기반으로 지중 열교환기(HE)에 요구되는 지열 순환수(CW1)의 유량이 산정될 수 있으므로, 상기 제어부(60)는 상기 유량정보 확인단계(S10)와 온도정보 확인단계(S20)를 바탕으로 실시간으로 변화되는 부하량을 산정하므로써 인버터 펌프(20)에 의하여 가동되는 유량을 지속으로 제어할 수 있다.When the required geothermal load is calculated by the load calculation step (S30), the geothermal circulation water (CW1) required for the geothermal heat exchanger (HE) is determined based on the temperature information of the geothermal energy obtained based on the geothermal heat exchanger (HE). Since the flow rate can be calculated, the
이로써, 지중 열교환기(HE)의 열교환 효율을 증대시킬 수 있으며, 복수의 지열 히트펌프(HP)가 구비되는 경우에 지열 히트펌프(HP)마다 개별적인 순환펌프를 구비할 수 있으므로 전체적으로 순환펌프를 소형화함과 동시에 불필요한 전략 소모가 발생되는 것을 예방할 수 있다.As a result, the heat exchange efficiency of the underground heat exchanger (HE) can be increased, and when a plurality of geothermal heat pumps (HP) are provided, a separate circulation pump can be provided for each of the geothermal heat pumps (HP). At the same time, unnecessary strategy consumption can be prevented.
또한, 도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제어부(60)를 이용하여 지중의 심정(DW)에 구비된 지중 열교환기(HE)와 각종 부하(L)와 연결된 지열 히트펌프(HP)를 포함하는 지열 시스템의 지열 순환수(CW)를 제어하는 방법(CM)에 관하여 도시한 블록도로, 유량정보 확인단계(S10), 온도정보 확인단계(S20), 부하량 산정단계(S30) 및 심정펌프 제어단계(S40B)를 포함한다.In addition, FIG. 11 shows a geothermal heat pump (HP) connected to an underground heat exchanger (HE) and various loads (L) provided in the depth of the ground (DW) using the
상기 유량정보 확인단계(S10)는 상기 제어부(60)가 지열 히트펌프(HP)의 가동 유량을 확인하는 단계로서, 도 12에 도시된 바와 같이 상기 지열 히트펌프(HP) 측의 배관에는 유량계(73)가 설치되어 상기 유량계(73)가 측정한 유량정보를 제어부(60)가 전달 받을 수 있다.The flow rate information checking step (S10) is a step of checking the operating flow rate of the geothermal heat pump (HP) by the
상기 온도정보 확인단계(S20)는 상기 제어부(60)가 지중 열교환기(HE)와 지열 히트펌프(HP) 사이에 구비된 싸이클론 탱크(10)에서 지열 히트펌프(HP)로 토출되는 지열 순환수(CW2)와 상기 지열 히트펌프(HP)에서 싸이클론 탱크(10)로 유입되는 지열 순환수(CW2)의 온도를 확인하는 단계로서, 상기 싸이클론 탱크(10)의 히트펌프측 유입부(13a)와 히트펌프측 토출 파이프(14)에는 각각 온도계(74a)(74b)가 설치되어 상기 온도계(74a)(74b)가 측정한 온도정보를 제어부(60)가 전달 받을 수 있다.The temperature information checking step (S20) is a geothermal circulation discharged from the
상기 부하량 산정단계(S30)는 상기 제어부(60)가 지열 히트펌프(HP)의 가동 유량과 상기 지열 순환수(CW2)의 온도정보를 이용하여 필요한 지열 부하량을 산정하는 단계이다. 즉, 현재 지열 히트펌프(HP)에 순환 중인 지열 순환수(CW2)의 가동 유량과 온도정보를 바탕으로 필요한 지열 부하량이 산정될 수 있다. The load amount calculation step (S30) is a step in which the
이후 진행되는 심정펌프 제어단계(S40B)는 상기 제어부(60)가 산정된 부하량에 따라 지열 순환수(CW1)의 유량이 조절되도록 상기 심정(DW)에 구비되어 지하수를 지열 순환수(CW1)로 사용하는 심정펌프(30)를 제어하는 단계이다.Subsequently, the deep well pump control step (S40B) is provided in the deep well (DW) so that the flow rate of the geothermal circulating water (CW1) is adjusted according to the calculated load by the
상기 부하량 산정단계(S30)에 의하여 필요한 지열 부하량이 산정되면 지중 열교환기(HE)를 바탕으로 획득되는 지열 에너지의 온도정보를 기반으로 지중 열교환기(HE)에 요구되는 지열 순환수(CW1)의 유량이 산정될 수 있으므로, 상기 제어부(60)는 상기 유량정보 확인단계(S10)와 온도정보 확인단계(S20)를 바탕으로 실시간으로 변화되는 부하량을 산정하므로써 상기 심정펌프(30)에 의하여 가동되는 유량을 지속으로 제어할 수 있다.When the required geothermal load is calculated by the load calculation step (S30), the geothermal circulation water (CW1) required for the geothermal heat exchanger (HE) is determined based on the temperature information of the geothermal energy obtained based on the geothermal heat exchanger (HE). Since the flow rate can be calculated, the
특히, 상기 심정펌프 제어단계(S40B)는, 상기 심정펌프(30)가 복수로 구비되는 실시형태에 있어서 특정 가동 유량이 확보되도록 일부의 심정펌프(30)가 선택적으로 분할 가동될 수 있다.In particular, in the deep well pump control step (S40B), in an embodiment in which the
이로써, 지중 열교환기(HE)의 열교환 효율을 증대시킬 수 있으며, 복수의 심정펌프(30)가 구비되는 경우에 개별 심정펌프(30)를 선택적으로 가동할 수 있으므로 불필요한 전력 소모가 발생되는 것을 예방할 수 있다.Accordingly, it is possible to increase the heat exchange efficiency of the underground heat exchanger (HE), and when a plurality of deep well pumps 30 are provided, the individual deep well pumps 30 can be selectively operated, thereby preventing unnecessary power consumption. I can.
한편, 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(60)를 이용하여 각종 부하(L)와 지열 히트펌프(HP)를 포함하는 지열 시스템의 부하 순환수(LW)를 제어하는 방법(LM)에 관하여 도시한 블록도로, 탱크 온도정보 확인단계(S100), 부하측 유량정보 확인단계(S200), 부하측 온도정보 확인단계(S300), 부하량 산정단계(S400) 및 히트펌프 제어단계(S500)를 포함한다.On the other hand, FIG. 13 is a method of controlling load circulation water LW of a geothermal system including various loads L and a geothermal heat pump HP using the
상기 탱크 온도정보 확인단계(S100)는 상기 제어부(60)가 지열 히트펌프(HP)와 부하(L) 사이에 구비된 차압 안정화 탱크(40)에서 상기 지열 히트펌프(HP)로 토출되는 부하 순환수(LW1)와 상기 지열 히트펌프(HP)에서 차압 안정화 탱크(40)로 유입되는 부하 순환수(LW1)의 온도를 확인하는 단계로서, 도 14에 도시된 바와 같이 상기 차압 안정화 탱크(40)의 히트펌프측 유입부(44a)와 히트펌프측 토출부(43b)에는 각각 온도계(82a)(82b)가 설치되어 상기 온도계(82a)(82b)가 측정한 온도정보를 제어부(60)가 전달 받을 수 있다.In the tank temperature information checking step (S100), the
상기 부하측 유량정보 확인단계(S200)는 상기 제어부(60)가 부하(L)측에 순환하는 부하 순환수(LW2)의 유량을 확인하는 단계로서, 도 14에 도시된 바와 같이 상기 부하(L)측의 배관에는 유량계(81)가 설치되어 상기 유량계(81)가 측정한 유량정보를 제어부(60)가 전달 받을 수 있다.The load-side flow rate information checking step (S200) is a step of checking the flow rate of the load circulating water LW2 circulating in the load (L) side by the
또한, 상기 부하측 온도정보 확인단계(S300)는 상기 제어부(60)가 차압 안정화 탱크(40)에서 상기 부하(L)측으로 토출되는 부하 순환수(LW2)와 상기 부하(L)측에서 차압 안정화 탱크(40)로 유입되는 부하 순환수(LW2)의 온도를 확인하는 단계로서, 도 14에 도시된 바와 같이 상기 차압 안정화 탱크(40)의 부하측 유입부(43a)와 부하측 토출부(44b)에는 각각 온도계(83a)(83b)가 설치되어 상기 온도계(83a)(83b)가 측정한 온도정보를 제어부(60)가 전달 받을 수 있다.In addition, the load-side temperature information checking step (S300) includes the load circulating water (LW2) discharged from the differential
이때, 상기 탱크 온도정보 확인단계(S100), 부하측 유량정보 확인단계(S200) 및 부하측 온도정보 확인단계(S300)는 시계열적인 순서가 상호 반전되거나 동시에 일어날 수 있음은 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 자명하게 이해할 수 있을 것이다.At this time, the tank temperature information checking step (S100), the load-side flow rate information checking step (S200) and the load-side temperature information checking step (S300) is a time-series sequence that can be inverted or occur simultaneously. Anyone who has it will be able to understand it clearly.
한편, 상기 부하량 산정단계(S400)는 상기 제어부(60)가 차압 안정화 탱크(40)의 온도정보와 부하(L)측의 온도정보 및 유량정보를 이용하여 필요한 부하량을 산정하는 단계이다. 즉, 현재 지열 히트펌프(HP)에 순환 중인 부하 순환수(LW1)의 온도정보와 부하(L)측의 온도정보 및 유량정보를 바탕으로 요구되는 부하량이 산정될 수 있다.On the other hand, the load amount calculation step (S400) is a step in which the
이후 진행되는 히트펌프 제어단계(S500)는 상기 제어부(60)가 산정된 부하량에 따라 지열 히트펌프(HP)에 순환되는 부하 순환수(LW1)의 유량이 조절되도록 제어하는 단계이다.Subsequently, the heat pump control step S500 is a step in which the
상기 부하량 산정단계(S400)에 의하여 요구되는 부하량이 산정되면 지열 히트펌프(HP)에 순환되는 부하 순환수(LW1)의 온도정보를 기반으로 지열 히트펌프(HP)에 요구되는 부하 순환수(LW1)의 유량이 산정될 수 있으므로, 상기 제어부(60)는 상기 탱크 온도정보 확인단계(S100)와 부하측 유량정보 확인단계(S200) 및 부하측 온도정보 확인단계(S300)를 바탕으로 실시간으로 변화되는 부하량을 산정하므로써 상기 지열 히트펌프(HP)에 요구되는 가동 유량을 지속으로 제어할 수 있다.When the load amount required by the load amount calculation step (S400) is calculated, the load circulating water (LW1) required for the geothermal heat pump (HP) is based on the temperature information of the load circulating water (LW1) circulated to the geothermal heat pump (HP). ) Can be calculated, the
이로써, 부하(L)측의 부하량이 증가하는 경우에는 상대적으로 지열 히트펌프(HP)의 가동 대수를 증가시켜 유량도 증가시키는 반면, 부하(L)측의 부하량이 감소하는 경우에는 지열 히트펌프(HP)의 가동 대수와 유량을 감소시켜 불필요한 전력 소모가 발생되는 것을 예방할 수 있다.Accordingly, when the load on the load (L) side increases, the flow rate is increased by relatively increasing the number of operating geothermal heat pumps HP, whereas when the load on the load (L) side decreases, the geothermal heat pump ( It is possible to prevent unnecessary power consumption by reducing the number of operating units and flow rate of HP).
특히, 상기 히트펌프 제어단계(S500)는, 상기 지열 히트펌프(HP)가 복수로 구비되고, 각각의 지열 히트펌프(HP)에 소형화된 개별 순환펌프가 구비된 실시형태에 있어서 특정 가동 유량이 확보되도록 일부의 순환펌프를 선택적으로 분할 가동할 수 있다. 이로써, 지열 히트펌프(HP)의 열교환 효율을 증대시킬 수 있으며, 개별 순환펌프를 선택적으로 가동할 수 있으므로 불필요한 전력 소모가 발생되는 것을 예방할 수 있다.In particular, in the heat pump control step (S500), in an embodiment in which a plurality of geothermal heat pumps (HP) are provided, and each geothermal heat pump (HP) is provided with a miniaturized individual circulation pump, a specific operation flow rate is Part of the circulation pump can be selectively divided and operated so as to be secured. Accordingly, it is possible to increase the heat exchange efficiency of the geothermal heat pump (HP), and since the individual circulation pumps can be selectively operated, unnecessary power consumption can be prevented.
한편, 도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제어부(60)를 이용하여 각종 부하(L)와 지열 히트펌프(HP)를 포함하는 지열 시스템의 부하 순환수(LW)를 제어하는 방법(LM)에 관하여 도시한 블록도로, 유량정보 확인단계(S000), 탱크 온도정보 확인단계(S100), 부하측 온도정보 확인단계(S300), 부하량 산정단계(S400) 및 인버터 펌프 제어단계(S600)을 포함한다.On the other hand, Figure 15 is a method for controlling the load circulation water (LW) of a geothermal system including various loads (L) and a geothermal heat pump (HP) using the
상기 유량정보 확인단계(S000)는 상기 제어부(60)가 지열 히트펌프(HP)의 가동 유량을 확인하는 단계로서, 도 14에 도시된 바와 같이 상기 지열 히트펌프(HP) 측의 배관에는 유량계(85)가 설치되어 상기 유량계(85)가 측정한 유량정보를 제어부(60)가 전달 받을 수 있다.The flow rate information checking step (S000) is a step in which the
상기 탱크 온도정보 확인단계(S100)는 상기 제어부(60)가 지열 히트펌프(HP)와 부하(L) 사이에 구비된 차압 안정화 탱크(40)에서 상기 지열 히트펌프(HP)로 토출되는 부하 순환수(LW1)와 상기 지열 히트펌프(HP)에서 차압 안정화 탱크(40)로 유입되는 부하 순환수(LW1)의 온도를 확인하는 단계로서, 도 14에 도시된 바와 같이 상기 차압 안정화 탱크(40)의 히트펌프측 유입부(44a)와 히트펌프측 토출부(43b)에는 각각 온도계(86a)(86b)가 설치되어 상기 온도계(86a)(86b)가 측정한 온도정보를 제어부(60)가 전달 받을 수 있다.In the tank temperature information checking step (S100), the
또한, 상기 부하측 온도정보 확인단계(S300)는 상기 제어부(60)가 차압 안정화 탱크(40)에서 상기 부하(L)측으로 토출되는 부하 순환수(LW2)와 상기 부하(L)측에서 차압 안정화 탱크(40)로 유입되는 부하 순환수(LW2)의 온도를 확인하는 단계로서, 도 14에 도시된 바와 같이 상기 차압 안정화 탱크(40)의 부하측 유입부(43a)와 부하측 토출부(44b)에는 각각 온도계(87a)(87b)가 설치되어 상기 온도계(87a)(87b)가 측정한 온도정보를 제어부(60)가 전달 받을 수 있다.In addition, the load-side temperature information checking step (S300) includes the load circulating water (LW2) discharged from the differential
한편, 상기 부하량 산정단계(S400)는 상기 제어부(60)가 차압 안정화 탱크(40)의 온도정보 및 유량정보와 부하(L)측의 온도정보를 이용하여 부하(L)측에 요구되는 부하량을 산정하는 단계이다. 즉, 현재 지열 히트펌프(HP)에 순환 중인 부하 순환수(LW1)의 온도정보 및 유량정보와 부하(L)측의 온도정보를 바탕으로 요구되는 부하량이 산정될 수 있다.On the other hand, in the load amount calculation step (S400), the
이후 진행되는 인버터 펌프 제어단계(S600)는 상기 제어부(60)가 산정된 부하량에 따라 부하(L)측에 순환하는 부하 순환수(LW2)의 유량이 조절되도록 상기 차안 안정화 탱크(40)와 부하(L) 사이에 구비된 인버터 펌프(50)를 제어하는 단계이다.Subsequently, the inverter pump control step (S600) includes the in-
상기 부하량 산정단계(S400)에 의하여 필요한 부하량이 산정되면 부하(L)측의 온도정보를 기반으로 부하(L)측에 요구되는 부하 순환수(LW2)의 유량이 산정될 수 있으므로, 상기 제어부(60)는 상기 유량정보 확인단계(S000), 탱크 온도정보 확인단계(S100) 및 부하측 온도정보 확인단계(S300)를 바탕으로 실시간으로 변화되는 부하량을 산정하므로써 인버터 펌프(50)에 의하여 가동되는 유량을 지속으로 제어할 수 있다.When the required load amount is calculated by the load amount calculation step (S400), the flow rate of the load circulating water LW2 required for the load L side can be calculated based on the temperature information on the load L side. 60) is the flow rate operated by the
이로써, 부하(L)측 열교환 효율을 증대시킬 수 있으며, 인버터 펌프(50)에 의하여 적정량의 유량만이 공급되므로 불필요한 전략 소모가 발생되는 것을 예방할 수 있다.Accordingly, it is possible to increase the heat exchange efficiency of the load (L) side, and since only an appropriate amount of flow rate is supplied by the
이상에서 설명한 본 발명의 안정성과 효율성이 확보된 지열 시스템(GS) 및 그 제어방법(CM)(LM)은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.The geothermal system (GS) and its control method (CM) (LM) in which the stability and efficiency of the present invention described above are secured are those of ordinary skill in the technical field to which the present invention pertains. It will be appreciated that it can be implemented in other specific forms without modification.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Therefore, the embodiments described above are illustrative in all respects and should be understood as not limiting, and the scope of the present invention is indicated by the claims to be described later rather than the detailed description described above, and the meaning of the claims and The scope and all changes or modifications derived from the concept of equality should be construed as being included in the scope of the present invention.
GS:지열 시스템 HE:지중 열교환기
HP:지열 히트펌프 L:부하
CW:지열 순환수 LW:부하 순환수
10:싸이클론 탱크 11:격벽
12:제1 공간부 12a:열교환기측 유입부
12b:이물질 배출부 13:제2 공간부
13a:히트펌프측 유입부 13b:열교환기측 토출부
13c:이물질 배출 파이프 14:히트펌프측 토출 파이프
20:인버터 펌프 30:심정펌프
DW:심정 40:차압 안정화 탱크
41:격벽 42:균유량 배관
50:인버터 펌프 60:제어부
CM:지열 순환수 제어방법 S10:유량정보 확인단계
S20:온도정보 확인단계 S30:부하량 산정단계
S40A:인버터 펌프 제어단계 S40B:심정펌프 제어단계
LM:부하 순환수 제어방법 S100:탱크 온도정보 확인단계
S200:부하측 유량정보 확인단계 S300:부하측 온도정보 확인단계
S400:부하량 산정단계 S500:히트펌프 제어단계
S000:유량정보 확인단계 S600:인버터 펌프 제어단계GS: Geothermal system HE: Underground heat exchanger
HP: Geothermal heat pump L: Load
CW: Geothermal circulating water LW: Load circulating water
10: Cyclone tank 11: bulkhead
12:
12b: Foreign matter discharge part 13: Second space part
13a: heat
13c: foreign matter discharge pipe 14: heat pump side discharge pipe
20: inverter pump 30: deep well pump
DW: Mind 40: Differential pressure stabilization tank
41: bulkhead 42: equal flow pipe
50: inverter pump 60: control unit
CM: Geothermal circulating water control method S10: Flow rate information verification step
S20: Temperature information check step S30: Load calculation step
S40A: Inverter pump control step S40B: Deep well pump control step
LM: load circulation water control method S100: tank temperature information check step
S200: load side flow rate information check step S300: load side temperature information check step
S400: load calculation step S500: heat pump control step
S000: Flow rate information check step S600: Inverter pump control step
Claims (17)
상기 지중 열교환기(HE)와 지열 히트펌프(HP) 사이에는 싸이클론 탱크(10)가 구비되어 지중 열교환기(HE)에서 열교환된 지열 순환수(CW)가 싸이클론 탱크(10)에 유입되어 회전에 의한 원심력의 차이로 이물질이 분리된 상태로 지열 히트펌프(HP)측으로 토출되고, 상기 지열 히트펌프(HP)에서 열교환된 지열 순환수(CW)는 싸이클론 탱크(10)에 유입되어 회전에 의한 원심력의 차이로 이물질이 분리된 상태로 지중 열교환기(HE)측으로 토출되되,
상기 싸이클론 탱크(10)는 격벽(11)으로 분리되어 일측 제1 공간부(12)에 열교환기측 유입부(12a)가 마련되고, 타측 제2 공간부(13)에 히트펌프측 유입부(13a) 및 열교환기측 토출부(13b)가 마련되며, 상기 싸이클론 탱크(10)의 중심에는 단부(14a)가 1 공간부(12)에 노출되는 히트펌프측 토출 파이프(14)가 격벽(11)을 관통하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 안정성과 효율성이 확보된 지열 시스템.
In the geothermal system (GS) for heat exchange by sequentially circulating a geothermal heat exchanger (HE) provided in the ground with geothermal circulating water (CW) and a geothermal heat pump (HP) connected to various loads (L),
A cyclone tank 10 is provided between the underground heat exchanger (HE) and the geothermal heat pump (HP), so that the geothermal circulating water (CW) heat-exchanged in the underground heat exchanger (HE) flows into the cyclone tank 10. Due to the difference in centrifugal force due to rotation, foreign matter is discharged to the geothermal heat pump (HP) side, and the geothermal circulating water (CW) heat-exchanged by the geothermal heat pump (HP) flows into the cyclone tank 10 and rotates. It is discharged to the underground heat exchanger (HE) side in a state where foreign matter is separated due to the difference in centrifugal force by
The cyclone tank 10 is separated by a partition wall 11 to provide a heat exchanger-side inlet 12a in one first space 12, and a heat pump-side inlet 12 in the other second space 13 13a) and a heat exchanger-side discharge part 13b are provided, and at the center of the cyclone tank 10, a heat pump-side discharge pipe 14 with an end 14a exposed to one space part 12 is provided with a partition wall 11 ) Geothermal system secured stability and efficiency, characterized in that formed to penetrate.
상기 싸이클론 탱크(10)와 지중 열교환기(HE) 사이에는 인버터 펌프(20)가 구비되어 부하량에 따라 싸이클론 탱크(10)에서 토출된 지열 순환수(CW1)의 유량을 제어하는 것을 특징으로 하는 안정성과 효율성이 확보된 지열 시스템.
The method of claim 1,
An inverter pump 20 is provided between the cyclone tank 10 and the underground heat exchanger (HE) to control the flow rate of the geothermal circulating water CW1 discharged from the cyclone tank 10 according to the load amount. Geothermal system with stability and efficiency.
상기 지중 열교환기(HE)는 심정(DW)에 구비된 지하수를 지열 순환수(CW)로 사용하여 심정펌프(30)에 의하여 지열 히트펌프(HP)측으로 순환되며, 상기 심정펌프(30)는 부하량에 따라 싸이클론 탱크(10)로 유입되는 지열 순환수(CW1)의 유량을 제어하는 것을 특징으로 하는 안정성과 효율성이 확보된 지열 시스템.
The method of claim 1,
The underground heat exchanger (HE) is circulated toward the geothermal heat pump (HP) by the deep well pump 30 by using the groundwater provided in the deep well (DW) as geothermal circulating water (CW), and the deep well pump 30 is A geothermal system with stability and efficiency, characterized in that controlling the flow rate of the geothermal circulating water (CW1) flowing into the cyclone tank 10 according to the load amount.
상기 히트펌프측 토출 파이프(14)의 단부(14a)는 다공성 표면을 지니도록 형성되는 것을 특징으로 하는 안정성과 효율성이 확보된 지열 시스템.
The method of claim 1,
The end (14a) of the discharge pipe (14) of the heat pump side is a geothermal system with stability and efficiency, characterized in that formed to have a porous surface.
상기 제1 공간부(12)의 바닥에는 이물질 배출부(12b)가 형성되는 것을 특징으로 하는 안정성과 효율성이 확보된 지열 시스템.
The method of claim 1,
A geothermal system with stability and efficiency, characterized in that a foreign material discharge part 12b is formed on the bottom of the first space part 12.
상기 제2 공간부(13)의 바닥에는 상기 이물질 배출부(12b)로 연결되는 이물질 배출 파이프(13c)가 형성되는 것을 특징으로 하는 안정성과 효율성이 확보된 지열 시스템.
The method of claim 7,
A geothermal system with stability and efficiency, characterized in that a foreign material discharge pipe (13c) connected to the foreign material discharge part (12b) is formed at the bottom of the second space part (13).
부하 순환수(LW)가 순차적으로 순환하는 지열 히트펌프(HP)와 부하(L) 사이에는 격벽(41)으로 분리됨과 동시에 균유량 배관(42)이 격벽(41)을 관통하도록 마련된 차압 안정화 탱크(40)가 구비되어 상기 지열 히트펌프(HP)에는 부하량에 따라 부하 순환수(LW1)의 유량이 제어되는 것을 특징으로 하는 안정성과 효율성이 확보된 지열 시스템.
In the geothermal system (GS) for heat exchange by sequentially circulating a geothermal heat exchanger (HE) provided in the ground with geothermal circulating water (CW) and a geothermal heat pump (HP) connected to various loads (L),
A differential pressure stabilization tank provided between the geothermal heat pump (HP) and the load (L) in which the load circulating water (LW) sequentially circulates, separated by a partition wall 41 and at the same time, the equal flow rate pipe 42 penetrates the partition wall 41 A geothermal system with stability and efficiency, characterized in that the flow rate of the load circulation water (LW1) is controlled according to the load amount in the geothermal heat pump (HP).
부하 순환수(LW)가 순차적으로 순환하는 지열 히트펌프(HP)와 부하(L) 사이에는 격벽(41)으로 분리됨과 동시에 균유량 배관(42)이 격벽(41)을 관통하도록 마련된 차압 안정화 탱크(40)가 구비되고, 상기 차압 안정화 탱크(40)와 부하(L) 사이에는 인버터 펌프(50)가 구비되어 부하량에 따라 차압 안정화 탱크(40)에서 토출된 부하 순환수(LW2)의 유량을 제어하는 것을 특징으로 하는 안정성과 효율성이 확보된 지열 시스템.
In the geothermal system (GS) for heat exchange by sequentially circulating a geothermal heat exchanger (HE) provided in the ground with geothermal circulating water (CW) and a geothermal heat pump (HP) connected to various loads (L),
A differential pressure stabilization tank provided between the geothermal heat pump (HP) and the load (L) in which the load circulating water (LW) sequentially circulates, separated by a partition wall 41 and at the same time, the equal flow rate pipe 42 penetrates the partition wall 41 40 is provided, and an inverter pump 50 is provided between the differential pressure stabilization tank 40 and the load L to control the flow rate of the load circulating water LW2 discharged from the differential pressure stabilization tank 40 according to the load amount. Geothermal system with stability and efficiency, characterized in that to control.
상기 차압 안정화 탱크(40)의 균유량 배관(42)은 표면에 복수의 천공부(42a)가 방사상으로 형성되되, 상기 복수의 천공부(42a)는 유량의 변화를 수용할 수 있도록 위치에 따라 직경을 달리하는 것을 특징으로 하는 안정성과 효율성이 확보된 지열 시스템.
The method of claim 9 or 10,
The equal flow rate pipe 42 of the differential pressure stabilization tank 40 has a plurality of perforated portions 42a formed radially on the surface thereof, and the plurality of perforated portions 42a are positioned according to the position to accommodate the change in flow rate. A geothermal system with stability and efficiency, characterized by varying diameters.
상기 제어부(60)가 지열 히트펌프(HP)의 가동 유량을 확인하는 유량정보 확인단계(S10);
상기 제어부(60)가 지중 열교환기(HE)와 지열 히트펌프(HP) 사이에 구비된 청구항 1의 싸이클론 탱크(10)에서 지열 히트펌프(HP)로 토출되는 지열 순환수(CW2)와 상기 지열 히트펌프(HP)에서 싸이클론 탱크(10)로 유입되는 지열 순환수(CW2)의 온도를 확인하는 온도정보 확인단계(S20);
상기 제어부(60)가 지열 히트펌프(HP)의 가동 유량과 상기 지열 순환수(CW2)의 온도정보를 이용하여 필요한 지열 부하량을 산정하는 부하량 산정단계(S30); 및
상기 제어부(60)가 산정된 부하량에 따라 지열 순환수(CW1)의 유량이 조절되도록 상기 싸이클론 탱크(10)와 지중 열교환기(HE) 사이에 구비된 인버터 펌프(20)를 제어하는 인버터 펌프 제어단계(S40A);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 안정성과 효율성이 확보된 지열 시스템의 제어방법.
Method (CM) of controlling the geothermal circulation water (CW) of a geothermal system including a geothermal heat exchanger (HE) provided in the ground and a geothermal heat pump (HP) connected to various loads (L) using the control unit 60 In,
Flow rate information checking step (S10) of the control unit 60 to check the operating flow rate of the geothermal heat pump (HP);
Geothermal circulation water (CW2) discharged from the cyclone tank 10 of claim 1 provided between the geothermal heat exchanger (HE) and the geothermal heat pump (HP) to the geothermal heat pump (HP) and the Temperature information checking step (S20) of checking the temperature of the geothermal circulating water (CW2) flowing from the geothermal heat pump (HP) to the cyclone tank (10);
A load amount calculation step (S30) in which the control unit 60 calculates a required geothermal load amount using the operating flow rate of the geothermal heat pump (HP) and the temperature information of the geothermal circulating water (CW2); And
An inverter pump that controls the inverter pump 20 provided between the cyclone tank 10 and the underground heat exchanger HE so that the control unit 60 adjusts the flow rate of the geothermal circulating water CW1 according to the calculated load. Control step (S40A);
A method of controlling a geothermal system with stability and efficiency, characterized in that it comprises a.
상기 제어부(60)가 지열 히트펌프(HP)의 가동 유량을 확인하는 유량정보 확인단계(S10);
상기 제어부(60)가 지중 열교환기(HE)와 지열 히트펌프(HP) 사이에 구비된 청구항 1의 싸이클론 탱크(10)에서 지열 히트펌프(HP)로 토출되는 지열 순환수(CW2)와 상기 지열 히트펌프(HP)에서 싸이클론 탱크(10)로 유입되는 지열 순환수(CW2)의 온도를 확인하는 온도정보 확인단계(S20);
상기 제어부(60)가 지열 히트펌프(HP)의 가동 유량과 상기 지열 순환수(CW2)의 온도정보를 이용하여 필요한 지열 부하량을 산정하는 부하량 산정단계(S30); 및
상기 제어부(60)가 산정된 부하량에 따라 지열 순환수(CW1)의 유량이 조절되도록 상기 심정(DW)에 구비되어 지하수를 지열 순환수(CW1)로 사용하는 심정펌프(30)를 제어하는 심정펌프 제어단계(S40B);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 안정성과 효율성이 확보된 지열 시스템의 제어방법.
The control unit 60 controls the geothermal circulation water (CW) of the geothermal system including the geothermal heat exchanger (HE) provided in the underground depth (DW) and the geothermal heat pump (HP) connected to various loads (L). In the method (CM),
Flow rate information checking step (S10) of the control unit 60 to check the operating flow rate of the geothermal heat pump (HP);
Geothermal circulation water (CW2) discharged from the cyclone tank 10 of claim 1 provided between the geothermal heat exchanger (HE) and the geothermal heat pump (HP) to the geothermal heat pump (HP) and the Temperature information checking step (S20) of checking the temperature of the geothermal circulating water (CW2) flowing from the geothermal heat pump (HP) to the cyclone tank (10);
A load amount calculation step (S30) in which the control unit 60 calculates a required geothermal load amount using the operating flow rate of the geothermal heat pump (HP) and the temperature information of the geothermal circulating water (CW2); And
The control unit 60 is provided in the deep well (DW) so that the flow rate of the geothermal circulating water (CW1) is adjusted according to the calculated load, and controlling the deep well pump 30 using groundwater as the geothermal circulating water (CW1) Pump control step (S40B);
A method of controlling a geothermal system with stability and efficiency, characterized in that it comprises a.
상기 심정펌프 제어단계(S40B)는,
상기 심정펌프(30)가 복수로 구비되어 특정 가동 유량이 확보되도록 선택적으로 분할 가동되는 것을 특징으로 하는 안정성과 효율성이 확보된 지열 시스템의 제어방법.
The method of claim 13,
The deep well pump control step (S40B),
The control method of a geothermal system with stability and efficiency, characterized in that the deep well pump 30 is provided in plural and selectively operated to ensure a specific operation flow rate.
상기 제어부(60)가 지열 히트펌프(HP)와 부하(L) 사이에 구비된 청구항 9의 차압 안정화 탱크(40)에서 상기 지열 히트펌프(HP)로 토출되는 부하 순환수(LW1)와 상기 지열 히트펌프(HP)에서 차압 안정화 탱크(40)로 유입되는 부하 순환수(LW1)의 온도를 확인하는 탱크 온도정보 확인단계(S100);
상기 제어부(60)가 부하(L)측에 순환하는 부하 순환수(LW2)의 유량을 확인하는 부하측 유량정보 확인단계(S200);
상기 제어부(60)가 차압 안정화 탱크(40)에서 상기 부하(L)측으로 토출되는 부하 순환수(LW2)와 상기 부하(L)측에서 차압 안정화 탱크(40)로 유입되는 부하 순환수(LW2)의 온도를 확인하는 부하측 온도정보 확인단계(S300);
상기 제어부(60)가 차압 안정화 탱크(40)의 온도정보와 부하(L)측의 온도정보 및 유량정보를 이용하여 필요한 부하량을 산정하는 부하량 산정단계(S400); 및
상기 제어부(60)가 산정된 부하량에 따라 지열 히트펌프(HP)에 순환되는 부하 순환수(LW1)의 유량이 조절되도록 제어하는 히트펌프 제어단계(S500);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 안정성과 효율성이 확보된 지열 시스템의 제어방법.
In the method (LM) of controlling the load circulation water (LW) of a geothermal system including various loads (L) and a geothermal heat pump (HP) using the control unit 60,
The load circulating water (LW1) and the geothermal heat discharged from the differential pressure stabilization tank 40 of claim 9 provided between the geothermal heat pump (HP) and the load (L) by the control unit 60 to the geothermal heat pump (HP) Tank temperature information checking step (S100) of checking the temperature of the load circulation water (LW1) flowing from the heat pump (HP) to the differential pressure stabilization tank (40);
Load-side flow rate information checking step (S200) of the control unit 60 to check the flow rate of the load circulating water (LW2) circulating to the load (L) side;
The load circulating water LW2 discharged from the differential pressure stabilization tank 40 to the load L side by the control unit 60 and the load circulating water LW2 flowing into the differential pressure stabilization tank 40 from the load L side Load side temperature information checking step (S300) to check the temperature of;
A load amount calculation step (S400) in which the control unit 60 calculates a required load amount using temperature information of the differential pressure stabilization tank 40 and temperature information and flow rate information of the load (L) side; And
A heat pump control step (S500) of controlling the flow rate of the load circulating water (LW1) circulating in the geothermal heat pump (HP) to be adjusted by the control unit 60 according to the calculated load;
A method of controlling a geothermal system with stability and efficiency, characterized in that it comprises a.
상기 히트펌프 제어단계(S500)는,
상기 지열 히트펌프(HP)가 복수로 구비되어 특정 가동 유량이 확보되도록 선택적으로 분할 가동되는 것을 특징으로 하는 안정성과 효율성이 확보된 지열 시스템의 제어방법.
The method of claim 15,
The heat pump control step (S500),
A method of controlling a geothermal system with stability and efficiency, characterized in that a plurality of geothermal heat pumps (HP) are provided and selectively operated to secure a specific operating flow rate.
상기 제어부(60)가 지열 히트펌프(HP)의 가동 유량을 확인하는 유량정보 확인단계(S000);
상기 제어부(60)가 지열 히트펌프(HP)와 부하(L) 사이에 구비된 청구항 9의 차압 안정화 탱크(40)에서 상기 지열 히트펌프(HP)로 토출되는 부하 순환수(LW1)와 상기 지열 히트펌프(HP)에서 차압 안정화 탱크(40)로 유입되는 부하 순환수(LW1)의 온도를 확인하는 탱크 온도정보 확인단계(S100);
상기 제어부(60)가 차압 안정화 탱크(40)에서 상기 부하(L)측으로 토출되는 부하 순환수(LW2)와 상기 부하(L)측에서 차압 안정화 탱크(40)로 유입되는 부하 순환수(LW2)의 온도를 확인하는 부하측 온도정보 확인단계(S300);
상기 제어부(60)가 차압 안정화 탱크(40)의 온도정보 및 유량정보와 부하(L)측의 온도정보를 이용하여 필요한 부하량을 산정하는 부하량 산정단계(S400); 및
상기 제어부(60)가 산정된 부하량에 따라 부하(L)측에 순환하는 부하 순환수(LW2)의 유량이 조절되도록 상기 차압 안정화 탱크(40)와 부하(L) 사이에 구비된 인버터 펌프(50)를 제어하는 인버터 펌프 제어단계(S600);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 안정성과 효율성이 확보된 지열 시스템의 제어방법.In the method (LM) of controlling the load circulation water (LW) of a geothermal system including various loads (L) and a geothermal heat pump (HP) using the control unit 60,
Flow rate information confirmation step (S000) of the control unit 60 to check the operating flow rate of the geothermal heat pump (HP);
The load circulating water (LW1) and the geothermal heat discharged from the differential pressure stabilization tank 40 of claim 9 provided between the geothermal heat pump (HP) and the load (L) by the control unit 60 to the geothermal heat pump (HP) Tank temperature information checking step (S100) of checking the temperature of the load circulation water (LW1) flowing from the heat pump (HP) to the differential pressure stabilization tank (40);
The load circulating water LW2 discharged from the differential pressure stabilization tank 40 to the load L side by the control unit 60 and the load circulating water LW2 flowing into the differential pressure stabilization tank 40 from the load L side Load side temperature information checking step (S300) to check the temperature of;
A load amount calculation step (S400) in which the controller 60 calculates a required load amount using temperature information and flow rate information of the differential pressure stabilization tank 40 and temperature information of the load (L) side; And
An inverter pump 50 provided between the differential pressure stabilization tank 40 and the load L so that the control unit 60 adjusts the flow rate of the load circulation water LW2 circulating to the load L side according to the calculated load amount. Inverter pump control step (S600) to control;
A method of controlling a geothermal system with stability and efficiency, characterized in that it comprises a.
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|---|---|---|---|
| KR1020200080329A KR102177205B1 (en) | 2020-06-30 | 2020-06-30 | Geothermal System with Stability and Efficiency and the Control Method |
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|---|---|
| KR (1) | KR102177205B1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115163011A (en) * | 2022-06-28 | 2022-10-11 | 中国矿业大学 | Automatic pressure-control circulating sand-removing exploitation system and exploitation method for geothermal resources |
| KR102551376B1 (en) | 2023-02-01 | 2023-07-04 | (주)동호엔지니어링 | Geothermal heating and cooling system having variable water volume control function, and the controling method thereof |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101564220B1 (en) * | 2014-05-30 | 2015-10-29 | 삼양에코너지 주식회사 | Open type geothermal heat exchanging apparatus and flow rate controlling method of cooling and heating water for room using this |
| KR101993627B1 (en) * | 2018-06-18 | 2019-06-27 | 노승엽 | Geothermal heating and cooling system for optimization of heat pump And That control method |
| KR102039353B1 (en) * | 2019-05-30 | 2019-11-01 | 에코티(주) | Open Geothermal Tubular Heat Pump System |
-
2020
- 2020-06-30 KR KR1020200080329A patent/KR102177205B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101564220B1 (en) * | 2014-05-30 | 2015-10-29 | 삼양에코너지 주식회사 | Open type geothermal heat exchanging apparatus and flow rate controlling method of cooling and heating water for room using this |
| KR101993627B1 (en) * | 2018-06-18 | 2019-06-27 | 노승엽 | Geothermal heating and cooling system for optimization of heat pump And That control method |
| KR102039353B1 (en) * | 2019-05-30 | 2019-11-01 | 에코티(주) | Open Geothermal Tubular Heat Pump System |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115163011A (en) * | 2022-06-28 | 2022-10-11 | 中国矿业大学 | Automatic pressure-control circulating sand-removing exploitation system and exploitation method for geothermal resources |
| CN115163011B (en) * | 2022-06-28 | 2023-10-13 | 中国矿业大学 | Geothermal resource automatic pressure control circulation desanding exploitation system and exploitation method |
| KR102551376B1 (en) | 2023-02-01 | 2023-07-04 | (주)동호엔지니어링 | Geothermal heating and cooling system having variable water volume control function, and the controling method thereof |
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