KR102225382B1 - Artificial intelligence type geothermal system of complex-parameter calculation type - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 복합 매개변수 연산방식의 인공지능형 지열시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an artificial intelligence geothermal system using a complex parameter calculation method.
지열시스템은 지열을 이용하여 냉방, 난방, 급탕 등을 수행할 수 있는 것으로, 이러한 지열시스템에서 열을 직접 생산하는 설비인 열원 장비 자체의 소비동력 이외에도 물 등의 열매체를 운반하기 위한 동력인 펌프의 반송동력이 지나치게 큰 경우가 많다.The geothermal system can perform cooling, heating, and hot water supply using geothermal heat. In addition to the consumption power of the heat source equipment itself, which is a facility that directly produces heat from such a geothermal system, the pump, which is the power to transport the heat medium such as water, The conveying power is often too large.
일반적으로, 열원측과 부하측의 펌프의 소비동력을 합치면, 위 지열시스템 전체의 약 30 내지 40% 이상에 이른다. 상기 열원 장비 자체의 소비동력은 냉방, 냉방, 급탕 등을 수행하기 위한 필수동력이지만, 상기 펌프의 반송동력은 제어하기에 따라서 그 편차가 커지기 때문에, 상기 펌프의 반송동력이 상기 지열시스템 전체의 에너지 효율에 미치는 영향이 매우 크다.In general, when the power consumption of the pump on the heat source side and the load side are combined, it amounts to about 30 to 40% or more of the total geothermal system. The power consumption of the heat source equipment itself is an essential power for performing cooling, cooling, hot water, etc., but the transfer power of the pump increases with control, so the transfer power of the pump is the energy of the entire geothermal system. The effect on efficiency is very large.
그러나, 종래에는, 상기 펌프의 반송동력을 정격 100%로 고정하고 별다른 제어를 하지 않거나, 또는 상기 펌프의 토출압력을 항상 일정하게 고정적으로 조절하는 초급 방식의 인버터 용량 제어에 머물고 있음에 따라, 상기 지열시스템의 부하변동이나 사용환경의 변화에 능동적으로 대응하지 못하고, 그에 따라 상기 지열시스템이 적용된 건축물의 연중부하 또는 사용부하가 감소되는 경우에, 상기 펌프의 반송동력을 그에 맞게 충분히 감소시킬 수 있음에도 불구하고, 이러한 상기 펌프의 반송동력의 감소가 불가능하여, 상기 펌프의 반송동력을 낭비하는 결과를 초래하고 있다.However, conventionally, as the pump's conveying power is fixed at a rated 100% and no other control is performed, or the pump's discharge pressure is always constantly and fixedly regulated in a basic inverter capacity control. Even though it is possible to sufficiently reduce the transport power of the pump accordingly, if the geothermal system cannot actively respond to changes in the load or the use environment, and the annual load or the use load of the building to which the geothermal system is applied is reduced accordingly. Nevertheless, it is impossible to reduce the conveying power of the pump, resulting in wasting the conveying power of the pump.
본 발명은 지열시스템의 효율이 향상될 수 있도록, 상기 지열시스템의 부하변동이나 사용환경의 변화에 따라 상기 지열시스템을 구성하는 펌프의 반송동력을 능동적으로 제어할 수 있는 복합 매개변수 연산방식의 인공지능형 지열시스템을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.In order to improve the efficiency of the geothermal system, the present invention is an artificial complex parameter calculation method capable of actively controlling the conveyance power of the pumps constituting the geothermal system according to changes in the load or the use environment of the geothermal system. Its purpose is to provide an intelligent geothermal system.
본 발명의 일 측면에 따른 복합 매개변수 연산방식의 인공지능형 지열시스템은 수요처에 대해 냉방과 난방 중 적어도 하나인 냉난방을 공급할 수 있는 실내유닛; 상기 수요처에 대해 급탕을 공급할 수 있는 급탕공급유닛; 지중과 열교환되면서 지열을 수득하거나 폐열을 버릴 수 있는 지중열교환부재; 상기 실내유닛으로 냉난방을 공급하기 위하여, 상기 지중열교환부재로부터 상기 지열을 수득하거나, 상기 지중열교환부재 쪽으로 상기 폐열을 버릴 수 있고, 냉난방용 압축기를 포함하는 냉난방 지열히트펌프; 상기 급탕공급유닛으로 급탕을 공급하기 위하여, 상기 지중열교환부재로부터 상기 지열을 수득할 수 있고, 급탕용 압축기를 포함하는 급탕 지열히트펌프; 상기 지중열교환부재를 경유한 순환유체가 상기 냉난방 지열히트펌프와 상기 급탕 지열히트펌프 중 적어도 하나 쪽으로 유동되도록 상기 지중열교환부재의 일 측 말단에 형성되는 공급헤더; 상기 냉난방 지열히트펌프와 상기 급탕 지열히트펌프 중 적어도 하나를 경유한 순환유체가 상기 지중열교환부재로 유입되도록 상기 지중열교환부재의 타 측 말단에 형성되는 환수헤더; 상기 냉난방 지열히트펌프와 상기 실내유닛 사이에 배치되어, 상기 냉난방 지열히트펌프와 상기 실내유닛 사이에서의 순환유체를 유동시키는 냉난방 공급펌프; 상기 지중열교환부재와 상기 냉난방 지열히트펌프 사이에 배치되어, 상기 지중열교환부재와 상기 냉난방 지열히트펌프 사이에서의 순환유체를 유동시키는 냉난방 지열원펌프; 상기 급탕 지열히트펌프와 상기 급탕공급유닛 사이에 배치되어, 상기 급탕 지열히트펌프와 상기 급탕공급유닛 사이에서의 순환유체를 유동시키는 급탕 공급펌프; 상기 지중열교환부재와 상기 급탕 지열히트펌프 사이에 배치되어, 상기 지중열교환부재와 상기 급탕 지열히트펌프 사이에서의 순환유체를 유동시키는 급탕 지열원펌프; 상기 냉난방 공급펌프, 상기 냉난방 지열원펌프, 상기 급탕 공급펌프 및 상기 급탕 지열원펌프 중 적어도 하나의 토출압력을 감지하는 토출압력 감지센서; 상기 수요처의 외부 공기의 온도인 외기온도를 감지하는 외기온도 감지센서; 상기 냉난방용 압축기의 출력, 상기 급탕용 압축기의 출력, 상기 토출압력 감지센서에서 감지된 상기 토출압력 및 상기 외기온도 감지센서에서 감지된 상기 외기온도를 이용하여, 상기 냉난방 공급펌프, 상기 냉난방 지열원펌프, 상기 급탕 공급펌프 및 상기 급탕 지열원펌프 중 적어도 하나의 출력을 제어하는 자동제어부재; 상기 지중열교환부재와 상기 냉난방 지열히트펌프 사이에 배치되어, 상기 지중열교환부재와 상기 냉난방 지열히트펌프 사이에서의 순환유체의 온도를 감지하는 냉난방측 헤더 히트펌프 온도감지센서; 상기 냉난방 지열히트펌프와 상기 지중열교환부재 사이에 배치되어, 상기 냉난방 지열히트펌프와 상기 지중열교환부재 사이에서의 순환유체의 온도를 감지하는 냉난방측 히트펌프 헤더 온도감지센서; 상기 냉난방 지열히트펌프와 상기 실내유닛 사이에 배치되어, 상기 냉난방 지열히트펌프와 상기 실내유닛 사이에서의 순환유체의 온도를 감지하는 냉난방측 히트펌프 유닛 온도감지센서; 상기 실내유닛과 상기 냉난방 지열히트펌프 사이에 배치되어, 상기 실내유닛과 상기 냉난방 지열히트펌프 사이에서의 순환유체의 온도를 감지하는 냉난방측 유닛 히트펌프 온도감지센서; 상기 지중열교환부재와 상기 급탕 지열히트펌프 사이에 배치되어, 상기 지중열교환부재와 상기 급탕 지열히트펌프 사이에서의 순환유체의 온도를 감지하는 급탕측 헤더 히트펌프 온도감지센서; 상기 급탕 지열히트펌프와 상기 지중열교환부재 사이에 배치되어, 상기 급탕 지열히트펌프와 상기 지중열교환부재 사이에서의 순환유체의 온도를 감지하는 급탕측 히트펌프 헤더 온도감지센서; 상기 급탕 지열히트펌프와 상기 급탕공급유닛 사이에 배치되어, 상기 급탕 지열히트펌프와 상기 급탕공급유닛 사이에서의 순환유체의 온도를 감지하는 급탕측 히트펌프 유닛 온도감지센서; 상기 급탕공급유닛과 상기 급탕 지열히트펌프 사이에 배치되어, 상기 급탕공급유닛과 상기 급탕 지열히트펌프 사이에서의 순환유체의 온도를 감지하는 급탕측 유닛 히트펌프 온도감지센서; 상기 냉난방 지열히트펌프로부터 상기 지중열교환부재 쪽으로 유동되는 순환유체 중 적어도 일부가 상기 급탕 지열히트펌프 쪽으로 유동되도록 조절할 수 있는 열원 삼방밸브; 및 상기 열원 삼방밸브로부터 연장되고, 상기 공급헤더와 상기 급탕 지열히트펌프를 구성하는 열원측 열교환기를 연결하는 배관에 연결되는 삼방 우회배관;을 포함하고,
상기 토출압력 감지센서는 상기 냉난방 공급펌프의 토출단 쪽에 배치되어 상기 냉난방 공급펌프의 토출압력을 감지하는 냉난방 공급 토출압력 감지센서와, 상기 냉난방 지열원펌프의 토출단 쪽에 배치되어 상기 냉난방 지열원펌프의 토출압력을 감지하는 냉난방 지열원 토출압력 감지센서와, 상기 급탕 공급펌프의 토출단 쪽에 배치되어 상기 급탕 공급펌프의 토출압력을 감지하는 급탕 공급 토출압력 감지센서와, 상기 급탕 지열원펌프의 토출단 쪽에 배치되어 상기 급탕 지열원펌프의 토출압력을 감지하는 급탕 지열원 토출압력 감지센서를 포함하고,
상기 자동제어부재는 상기 냉난방용 압축기의 출력, 상기 급탕용 압축기의 출력, 상기 냉난방측 헤더 히트펌프 온도감지센서의 온도 감지값, 상기 냉난방측 히트펌프 헤더 온도감지센서의 온도 감지값, 상기 냉난방측 히트펌프 유닛 온도감지센서의 온도 감지값, 상기 냉난방측 유닛 히트펌프 온도감지센서의 온도 감지값, 상기 급탕측 헤더 히트펌프 온도감지센서의 온도 감지값, 상기 급탕측 히트펌프 헤더 온도감지센서의 온도 감지값, 상기 급탕측 히트펌프 유닛 온도감지센서의 온도 감지값, 상기 급탕측 유닛 히트펌프 온도감지센서의 온도 감지값, 상기 냉난방 공급 토출압력 감지센서의 압력 감지값과, 상기 냉난방 지열원 토출압력 감지센서의 압력 감지값과, 상기 급탕 공급 토출압력 감지센서의 압력 감지값과, 상기 급탕 지열원 토출압력 감지센서의 압력 감지값과, 상기 외기온도 감지센서의 온도 감지값을 입력받는 내부정보 입력부와, 상기 내부정보 입력부를 통해 입력된 정보를 이용하여 상기 냉난방 공급펌프, 상기 냉난방 지열원펌프, 상기 급탕 공급펌프 및 상기 급탕 지열원펌프 중 적어도 하나의 출력을 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 제어부는 '펌프출력 = 압축기의 출력 × a + 외기온도 × b + 펌프의 토출압력 × c + 폐열회수 × d + e'의 연산식에 의해 상기 냉난방 공급펌프의 출력을 연산하되,
상기 펌프출력은 상기 냉난방 공급펌프에서 제어 목표가 되는 출력이고, 상기 압축기의 출력은 상기 냉난방용 압축기의 출력이고, 상기 a는 상기 압축기의 출력 비례상수(a≥0)이고, 상기 외기온도는 상기 외기온도 감지센서에 의한 온도 감지값이고, 상기 b는 외기온도 비례상수(냉방 시에는 '+값', 난방 시에는 '-값')이고, 상기 펌프의 토출압력은 상기 냉난방 공급펌프의 토출압력(상기 냉난방 공급 토출압력 감지센서에 의한 감지값)이고, 상기 c는 토출압력 비례상수(c≥0 또는 c<0)이고, 상기 폐열회수는 상기 냉난방 지열히트펌프가 상기 수요처에 대해 냉방을 제공하고, 상기 급탕 지열히트펌프가 작동 중인 경우에, 상기 열원 삼방밸브가 상기 삼방 우회배관을 여는 정도(0 내지 100%)이고, 상기 d는 폐열회수 비례상수(d≤0)이고, 상기 e는 보정계수이고,
상기 수요처의 냉난방 부하나 급탕 부하가 상대적으로 적거나, 상기 수요처에 대해 요구되는 양만큼 냉난방이 수행되어 상기 수요처의 실내온도가 설정온도에 상대적으로 가까워진 경우, 상기 냉난방 지열히트펌프의 출력을 감소시키게 되면, 상기 냉난방용 압축기의 압축비가 함께 축소되어 상기 냉난방 지열히트펌프에서의 부하측 및 열원측의 열교환 용량이 감소되고, 상기 냉난방 지열히트펌프로 진출되는 순환유체의 온도차가 감소되어 버리게 되는데, 이 때 상기 제어부가 상기 냉난방 공급펌프의 출력을 연동시켜 소정 비율로 감소시켜주면, 상기 냉난방 지열히트펌프로 진출되는 순환유체의 온도차는 미리 설정된 양만큼 그대로 유지될 수 있으면서, 상기 냉난방 공급펌프의 소비전력이 상대적으로 절감되고,
상기 외기온도 감지센서에서 감지된 상기 외기온도가 영하 5℃ 이하에서는, 상기 제어부가 급탕 공급온도를 50℃로 공급하고, 상기 외기온도 감지센서에서 감지된 상기 외기온도가 영하 5℃ 초과 상태에서는, 상기 제어부가 상기 외기온도에 연동하여 상기 급탕 공급온도를 점진적으로 낮추어 공급하되,
상기 급탕 공급온도는 '급탕 공급온도 = 50℃ - 외기온도 × f + g (단, 30℃ ≤ 상기 급탕 공급온도 ≤ 50℃)'의 연산식에 의해 연산되고,
상기 f는 급탕시 외기온도 비례상수(f≥0)이고, 상기 g는 급탕시 외기온도 보정계수이고,
겨울철 난방운전의 경우, 난방을 위해 상기 실내유닛으로 공급되는 순환유체의 난방시 온수 공급온도는 '난방시 온수 공급온도 = 60℃ - 외기온도 × h + i (단, 40℃ ≤ 상기 난방시 온수 공급온도 ≤ 60℃)'의 연산식에 의해 연산되고,
상기 h는 난방시 외기온도 비례상수(h≥0)이고, 상기 i는 난방시 외기온도 보정계수이고,
여름철 냉방운전의 경우, 냉방을 위해 상기 실내유닛으로 공급되는 순환유체의 냉방시 냉수 공급온도는 '냉방시 냉수 공급온도 = 15℃ - 외기온도 × j + k (단, 7℃ ≤ 상기 냉방시 냉수 공급온도 ≤ 15℃)'의 연산식에 의해 연산되고,
상기 j는 냉방시 외기온도 비례상수(j≥0)이고, 상기 k는 냉방시 외기온도 보정계수이고,
상기 냉난방 공급펌프의 목표유량은 ''의 연산식에 의해 연산되고,
상기 Q는 상기 냉난방 공급펌프의 목표유량이고, 상기 K는 유량상수이고, 상기 P는 상기 냉난방 공급펌프의 토출압력이고,
상기 냉난방 지열히트펌프가 상기 수요처에 대해 냉방을 제공하고, 상기 급탕 지열히트펌프가 작동 중인 경우에 폐열회수 운전이 수행되고, 상기 폐열회수 운전 중에는, 상기 냉난방 지열히트펌프로부터 상기 지중열교환부재 쪽으로 유동되는 순환유체 중 적어도 일부는 상기 열원 삼방밸브를 경유하여 상기 환수헤더를 통해 상기 지중열교환부재로 유입되고, 상기 냉난방 지열히트펌프로부터 상기 지중열교환부재 쪽으로 유동되는 순환유체 중 나머지가 상기 삼방 우회배관을 통해 상기 급탕 지열히트펌프로 유입되어, 상기 급탕 지열히트펌프의 증발열원이 보강되는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, an artificial intelligent geothermal system using a complex parameter calculation method comprises: an indoor unit capable of supplying at least one of cooling and heating to a customer; A hot water supply unit capable of supplying hot water to the customer; An underground heat exchange member capable of obtaining geothermal heat while exchanging heat with the ground or discarding waste heat; In order to supply cooling and heating to the indoor unit, a cooling/heating geothermal heat pump including a compressor for cooling and heating, which can obtain the geothermal heat from the underground heat exchange member or discard the waste heat toward the underground heat exchange member; In order to supply the hot water to the hot water supply unit, the geothermal heat can be obtained from the underground heat exchange member, and the hot water supply geothermal heat pump including a compressor for hot water supply; A supply header formed at one end of the underground heat exchange member so that the circulating fluid passing through the underground heat exchange member flows toward at least one of the cooling/heating geothermal heat pump and the hot water supply geothermal heat pump; A water exchange header formed at the other end of the underground heat exchange member so that the circulating fluid passing through at least one of the cooling/heating geothermal heat pump and the hot water geothermal heat pump flows into the underground heat exchange member; A cooling/heating supply pump disposed between the cooling/heating geothermal heat pump and the indoor unit to flow a circulating fluid between the cooling/heating geothermal heat pump and the indoor unit; A cooling/heating geothermal heat source pump disposed between the underground heat exchange member and the cooling/heating geothermal heat pump to flow a circulating fluid between the underground heat exchange member and the cooling/heating geothermal heat pump; A hot water supply pump disposed between the hot water geothermal heat pump and the hot water supply unit to flow a circulating fluid between the hot water geothermal heat pump and the hot water supply unit; A hot water supply geothermal heat source pump disposed between the underground heat exchange member and the hot water supply geothermal heat pump to flow a circulating fluid between the underground heat exchange member and the hot water supply geothermal heat pump; A discharge pressure detection sensor configured to detect a discharge pressure of at least one of the cooling/heating supply pump, the cooling/heating geothermal source pump, the hot water supply pump, and the hot water supplying geothermal source pump; An outside temperature sensor that senses an outside temperature, which is the temperature of the outside air of the customer; Using the output of the cooling and heating compressor, the output of the hot water compressor, the discharge pressure sensed by the discharge pressure detection sensor, and the outside air temperature sensed by the outside temperature detection sensor, the cooling/heating supply pump, the cooling/heating geothermal source An automatic control member for controlling an output of at least one of a pump, the hot water supply pump, and the hot water supply geothermal pump; A cooling/heating header heat pump temperature sensor disposed between the underground heat exchange member and the cooling/heating geothermal heat pump and detecting a temperature of a circulating fluid between the underground heat exchange member and the cooling/heating geothermal heat pump; A cooling/heating heat pump header temperature sensor disposed between the cooling/heating geothermal heat pump and the underground heat exchange member, and sensing a temperature of a circulating fluid between the cooling/heating geothermal heat pump and the underground heat exchange member; A cooling/heating heat pump unit temperature sensor disposed between the cooling/heating geothermal heat pump and the indoor unit to detect a temperature of a circulating fluid between the cooling/heating geothermal heat pump and the indoor unit; A cooling/heating unit heat pump temperature sensing sensor disposed between the indoor unit and the cooling/heating geothermal heat pump and sensing a temperature of a circulating fluid between the indoor unit and the cooling/heating geothermal heat pump; A hot water-side header heat pump temperature sensing sensor disposed between the underground heat exchange member and the hot water geothermal heat pump, and detecting a temperature of a circulating fluid between the underground heat exchange member and the hot water geothermal heat pump; A water supply side heat pump header temperature sensing sensor disposed between the hot water supply geothermal heat pump and the underground heat exchange member, and configured to sense a temperature of a circulating fluid between the hot water supply geothermal heat pump and the underground heat exchange member; A temperature sensing sensor of a hot water supply side heat pump unit disposed between the hot water supply geothermal heat pump and the hot water supply unit to detect a temperature of a circulating fluid between the hot water supply geothermal heat pump and the hot water supply unit; A hot water supply side unit heat pump temperature sensing sensor disposed between the hot water supply unit and the hot water geothermal heat pump, and detecting a temperature of a circulating fluid between the hot water supply unit and the hot water geothermal heat pump; A heat source three-way valve capable of adjusting at least a portion of the circulating fluid flowing from the cooling/heating geothermal heat pump toward the underground heat exchange member to flow toward the hot water supply geothermal heat pump; And a three-way bypass pipe extending from the heat source three-way valve and connected to a pipe connecting the supply header and a heat exchanger on the heat source side constituting the hot water supply geothermal heat pump,
The discharge pressure detection sensor is disposed at the discharge end side of the cooling/heating supply pump to detect the discharge pressure of the cooling/heating supply pump, and a cooling/heating supply discharge pressure detection sensor, and the cooling/heating geothermal heat source pump is disposed at the discharge end side of the cooling/heating geothermal heat source pump. A cooling/heating geothermal source discharge pressure detection sensor that senses the discharge pressure of the hot water supply pump, a hot water supply discharge pressure detection sensor disposed at the discharge end of the hot water supply pump to detect the discharge pressure of the hot water supply pump, and the discharge of the hot water supply geothermal source pump It is disposed at the end and includes a hot water supply geothermal source discharge pressure detection sensor for detecting the discharge pressure of the hot water supply geothermal source pump,
The automatic control member includes an output of the cooling/heating compressor, an output of the hot water compressor, a temperature detection value of the header heat pump temperature detection sensor on the cooling/heating side, a temperature detection value of the heat pump header temperature detection sensor on the cooling/heating side, and the cooling/heating side The temperature detection value of the heat pump unit temperature detection sensor, the temperature detection value of the heat pump temperature detection sensor of the heating/cooling unit, the temperature detection value of the header heat pump temperature detection sensor on the hot water supply side, the temperature of the heat pump header temperature detection sensor on the hot water supply side A detection value, a temperature detection value of the hot water side heat pump unit temperature detection sensor, a temperature detection value of the hot water supply side unit heat pump temperature detection sensor, a pressure detection value of the cooling/heating supply discharge pressure detection sensor, and the cooling/heating geothermal source discharge pressure Internal information input unit for receiving the pressure detection value of the detection sensor, the pressure detection value of the hot water supply discharge pressure detection sensor, the pressure detection value of the hot water supply geothermal source discharge pressure detection sensor, and the temperature detection value of the outside temperature detection sensor And, a control unit for controlling an output of at least one of the heating/cooling supply pump, the cooling/heating geothermal source pump, the hot water supply pump, and the hot water supply geothermal source pump using information input through the internal information input unit,
The control unit calculates the output of the cooling and heating supply pump according to the formula of'pump output = compressor output × a + outside air temperature × b + pump discharge pressure × c + waste heat recovery × d + e',
The pump output is an output that is a control target in the cooling/heating supply pump, the output of the compressor is an output of the cooling/heating compressor, a is an output proportional constant (a≥0) of the compressor, and the outside temperature is the outside temperature Is a temperature sensed value by the degree sensor, b is a proportionality constant for outside air temperature ('+ value' for cooling,'-value' for heating), and the discharge pressure of the pump is the discharge pressure of the cooling and heating supply pump ( Is a value detected by the cooling/heating supply discharge pressure sensor), wherein c is a discharge pressure proportional constant (c≥0 or c<0), and the waste heat recovery is that the cooling/heating geothermal heat pump provides cooling to the customer. , When the hot water geothermal heat pump is operating, the heat source three-way valve is the degree to open the three-way bypass pipe (0 to 100%), the d is the waste heat recovery proportional constant (d≤0), the e is a correction Is the coefficient,
When the cooling/heating load or hot water supply load of the customer is relatively small, or when the indoor temperature of the customer is relatively close to the set temperature by performing cooling and heating by the amount required for the customer, the output of the cooling/heating geothermal heat pump is reduced. Then, the compression ratio of the cooling/heating compressor is reduced together, the heat exchange capacity of the load side and the heat source side of the cooling/heating geothermal heat pump is reduced, and the temperature difference of the circulating fluid advancing to the cooling/heating geothermal heat pump is reduced. When the control unit reduces the output of the cooling/heating supply pump by a predetermined ratio by interlocking with the output of the cooling/heating supply pump, the temperature difference of the circulating fluid entering the cooling/heating geothermal heat pump can be maintained as it is by a preset amount, while the power consumption of the cooling/heating supply pump is reduced. Relatively savings,
When the outside temperature detected by the outside temperature sensor is below -5℃, the controller supplies the hot water supply temperature to 50℃, and when the outside temperature detected by the outside temperature sensor is above -5℃, The control unit gradually lowers and supplies the hot water supply temperature in connection with the outside air temperature,
The hot water supply temperature is calculated by an equation of'hot water supply temperature = 50°C-outside air temperature × f + g (however, 30°C ≤ the hot water supply temperature ≤ 50°C)',
F is the outdoor temperature proportionality constant during hot water supply (f≥0), and g is the outside air temperature correction coefficient during hot water supply,
In the case of winter heating operation, the hot water supply temperature during heating of the circulating fluid supplied to the indoor unit for heating is'hot water supply temperature during heating = 60℃-outside temperature × h + i (however, 40℃ ≤ hot water during heating) Supply temperature ≤ 60℃)',
Wherein h is the outside air temperature proportional constant during heating (h≥0), the i is the outside temperature correction coefficient during heating,
In the case of cooling operation in summer, the cold water supply temperature when cooling the circulating fluid supplied to the indoor unit for cooling is'Cold water supply temperature during cooling = 15°C-outside air temperature × j + k (however, 7°C ≤ cold water when cooling) Supply temperature ≤ 15℃)',
J is a proportionality constant for outside air temperature during cooling (j≥0), and k is a correction factor for outside air temperature during cooling,
The target flow rate of the heating and cooling supply pump is' Is calculated by the formula of',
Wherein Q is the target flow rate of the heating and cooling supply pump, K is the flow rate constant, P is the discharge pressure of the heating and cooling supply pump,
When the cooling/heating geothermal heat pump provides cooling to the customer, and the hot water geothermal heat pump is in operation, a waste heat recovery operation is performed, and during the waste heat recovery operation, flows from the cooling/heating geothermal heat pump toward the geothermal heat exchange member. At least some of the circulating fluids are introduced into the underground heat exchange member through the water return header via the heat source three-way valve, and the remainder of the circulating fluid flowing from the cooling/heating geothermal heat pump toward the underground heat exchange member passes through the three-way bypass pipe. It is introduced into the hot water supply geothermal heat pump through, characterized in that the evaporation heat source of the hot water supply geothermal heat pump is reinforced.
본 발명의 다른 측면에 따른 복합 매개변수 연산방식의 인공지능형 지열시스템은 수요처에 대해 냉방과 난방 중 적어도 하나인 냉난방을 공급할 수 있는 실내유닛; 상기 수요처에 대해 급탕을 공급할 수 있는 급탕공급유닛; 지중과 열교환되면서 지열을 수득하거나 폐열을 버릴 수 있는 지중열교환부재; 상기 실내유닛으로 냉난방을 공급하기 위하여, 상기 지중열교환부재로부터 상기 지열을 수득하거나, 상기 지중열교환부재 쪽으로 상기 폐열을 버릴 수 있고, 냉난방용 압축기를 포함하는 냉난방 지열히트펌프; 상기 급탕공급유닛으로 급탕을 공급하기 위하여, 상기 지중열교환부재로부터 상기 지열을 수득할 수 있고, 급탕용 압축기를 포함하는 급탕 지열히트펌프; 상기 냉난방 지열히트펌프와 상기 실내유닛 사이에 배치되어, 상기 냉난방 지열히트펌프와 상기 실내유닛 사이에서의 순환유체를 유동시키는 냉난방 공급펌프; 상기 지중열교환부재와 상기 냉난방 지열히트펌프 사이에 배치되어, 상기 지중열교환부재와 상기 냉난방 지열히트펌프 사이에서의 순환유체를 유동시키는 냉난방 지열원펌프; 상기 급탕 지열히트펌프와 상기 급탕공급유닛 사이에 배치되어, 상기 급탕 지열히트펌프와 상기 급탕공급유닛 사이에서의 순환유체를 유동시키는 급탕 공급펌프; 상기 지중열교환부재와 상기 급탕 지열히트펌프 사이에 배치되어, 상기 지중열교환부재와 상기 급탕 지열히트펌프 사이에서의 순환유체를 유동시키는 급탕 지열원펌프; 상기 냉난방 공급펌프, 상기 냉난방 지열원펌프, 상기 급탕 공급펌프 및 상기 급탕 지열원펌프 중 적어도 하나의 토출압력을 감지하는 토출압력 감지센서; 상기 수요처의 외부 공기의 온도인 외기온도를 감지하는 외기온도 감지센서; 상기 지중열교환부재로부터 상기 냉난방 지열히트펌프로 유동되던 순환유체 중의 적어도 일부를 분지시킬수 있는 실내향 바이패스 삼방밸브; 상기 지중열교환부재로부터 상기 냉난방 지열히트펌프로 유동되던 순환유체 중 상기 실내향 바이패스 삼방밸브에서 분지된 것이 상기 냉난방 지열히트펌프와 상기 실내유닛 사이로 유동되어 상기 실내유닛으로 유입될 수 있도록 하는 실내향 바이패스배관; 상기 실내유닛으로부터 상기 냉난방 지열히트펌프로 유동되던 순환유체 중의 적어도 일부를 분지시킬 수 있는 지중향 바이패스 삼방밸브; 상기 실내유닛으로부터 상기 냉난방 지열히트펌프로 유동되던 순환유체 중 상기 지중향 바이패스 삼방밸브에서 분지된 것이 상기 냉난방 지열히트펌프와 상기 지중열교환부재 사이로 유동되어 상기 지중열교환부재로 유입될 수 있도록 하는 지중향 바이패스배관; 및 상기 냉난방용 압축기의 출력, 상기 급탕용 압축기의 출력, 상기 토출압력 감지센서에서 감지된 상기 토출압력 및 상기 외기온도 감지센서에서 감지된 상기 외기온도를 이용하여, 상기 냉난방 공급펌프, 상기 냉난방 지열원펌프, 상기 급탕 공급펌프 및 상기 급탕 지열원펌프 중 적어도 하나의 출력을 제어하는 자동제어부재;를 포함하고,According to another aspect of the present invention, an artificial intelligent geothermal system using a complex parameter calculation method comprises: an indoor unit capable of supplying cooling and heating, which is at least one of cooling and heating, to a customer; A hot water supply unit capable of supplying hot water to the customer; An underground heat exchange member capable of obtaining geothermal heat while exchanging heat with the ground or discarding waste heat; In order to supply cooling and heating to the indoor unit, a cooling/heating geothermal heat pump including a compressor for cooling and heating, which can obtain the geothermal heat from the underground heat exchange member or discard the waste heat toward the underground heat exchange member; In order to supply the hot water to the hot water supply unit, the geothermal heat can be obtained from the underground heat exchange member, and the hot water supply geothermal heat pump including a compressor for hot water supply; A cooling/heating supply pump disposed between the cooling/heating geothermal heat pump and the indoor unit to flow a circulating fluid between the cooling/heating geothermal heat pump and the indoor unit; A cooling/heating geothermal heat source pump disposed between the underground heat exchange member and the cooling/heating geothermal heat pump to flow a circulating fluid between the underground heat exchange member and the cooling/heating geothermal heat pump; A hot water supply pump disposed between the hot water geothermal heat pump and the hot water supply unit to flow a circulating fluid between the hot water geothermal heat pump and the hot water supply unit; A hot water supply geothermal heat source pump disposed between the underground heat exchange member and the hot water supply geothermal heat pump to flow a circulating fluid between the underground heat exchange member and the hot water supply geothermal heat pump; A discharge pressure detection sensor configured to detect a discharge pressure of at least one of the cooling/heating supply pump, the cooling/heating geothermal source pump, the hot water supply pump, and the hot water supplying geothermal source pump; An outside temperature sensor that senses an outside temperature, which is the temperature of the outside air of the customer; An indoor bypass three-way valve capable of branching at least a part of the circulating fluid flowing from the underground heat exchange member to the cooling/heating geothermal heat pump; Among the circulating fluid flowing from the underground heat exchange member to the cooling/heating geothermal heat pump, branched from the indoor bypass three-way valve flows between the cooling/heating geothermal heat pump and the indoor unit to flow into the indoor unit. Bypass piping; An underground bypass three-way valve capable of branching at least a part of the circulating fluid flowing from the indoor unit to the cooling/heating geothermal heat pump; Of the circulating fluid flowing from the indoor unit to the cooling/heating geothermal heat pump, branched from the underground bypass three-way valve flows between the cooling/heating geothermal heat pump and the underground heat exchange member to flow into the underground heat exchange member Incense bypass piping; And the output of the cooling/heating compressor, the output of the hot water supply compressor, the discharge pressure sensed by the discharge pressure detection sensor, and the outside air temperature sensed by the outside temperature detection sensor, the cooling/heating supply pump, the cooling/heating geothermal heat. Including; an automatic control member for controlling the output of at least one of the one pump, the hot water supply pump, and the hot water geothermal source pump,
상기 수요처에서 요구되는 냉난방 부하가 미리 설정된 부하 미만이면, 상기 냉난방 지열히트펌프의 작동없이 상기 지열만으로도 상기 수요처에 대해 냉난방을 공급할 수 있게 되도록, 상기 자동제어부재가 상기 냉난방 지열히트펌프를 작동 중지시키고, 상기 실내향 바이패스 삼방밸브 및 상기 지중향 바이패스 삼방밸브를 열어줌으로써, 상기 지중열교환부재로부터 상기 냉난방 지열히트펌프로 향하던 순환유체가 상기 실내향 바이패스 삼방밸브 및 상기 실내향 바이패스배관을 통해 유동된 후 상기 실내유닛으로 유입되어 상기 수요처에 대해 냉난방을 공급한 다음 상기 지중향 바이패스 삼방밸브 및 상기 지중향 바이패스배관을 통해 유동된 후 상기 지중열교환부재로 유입되는 것을 특징으로 한다.When the cooling/heating load required by the customer is less than a preset load, the automatic control member stops the cooling/heating geothermal heat pump so that cooling and heating can be supplied to the customer only with the geothermal heat without the operation of the cooling/heating geothermal heat pump. , By opening the indoor bypass three-way valve and the underground bypass three-way valve, the circulating fluid directed from the underground heat exchange member to the cooling/heating geothermal heat pump connects the indoor bypass three-way valve and the indoor bypass pipe. It flows through and flows through the indoor unit to supply cooling and heating to the customer, and then flows through the underground bypass three-way valve and the underground bypass pipe, and then flows into the underground heat exchange member.
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본 발명의 일 측면에 따른 복합 매개변수 연산방식의 인공지능형 지열시스템에 의하면, 상기 복합 매개변수 연산방식의 인공지능형 지열시스템이 실내유닛과, 급탕공급유닛과, 지중열교환부재와, 냉난방 지열히트펌프와, 급탕 지열히트펌프와, 냉난방 공급펌프와, 냉난방 지열원펌프와, 급탕 공급펌프와, 급탕 지열원펌프와, 토출압력 감지센서와, 외기온도 감지센서와, 자동제어부재를 포함함에 따라, 상기 복합 매개변수 연산방식의 인공지능형 지열시스템에서의 부하변동이나 사용환경의 변화에 따라, 상기 복합 매개변수 연산방식의 인공지능형 지열시스템을 구성하는 각종 펌프의 반송동력을 능동적으로 실시간으로 제어할 수 있게 되므로, 상기 복합 매개변수 연산방식의 인공지능형 지열시스템의 효율이 향상될 수 있게 되는 효과가 있다.According to the artificial intelligent geothermal system of the complex parameter calculation method according to an aspect of the present invention, the artificial intelligent geothermal system of the complex parameter calculation method includes an indoor unit, a hot water supply unit, an underground heat exchange member, and a cooling/heating geothermal heat pump. Wow, a hot water geothermal heat pump, a cooling and heating supply pump, a cooling and heating geothermal heat source pump, a hot water supply pump, a hot water geothermal heat source pump, a discharge pressure detection sensor, an outside temperature detection sensor, and an automatic control member, In accordance with load fluctuations in the artificial intelligence geothermal system of the complex parameter calculation method or changes in the use environment, the transport power of various pumps constituting the artificial intelligence geothermal system of the complex parameter calculation method can be actively controlled in real time. Therefore, there is an effect that the efficiency of the artificial intelligence geothermal system of the complex parameter calculation method can be improved.
본 발명의 다른 측면에 따른 복합 매개변수 연산방식의 인공지능형 지열시스템에 의하면, 상기 복합 매개변수 연산방식의 인공지능형 지열시스템이 열원 삼방밸브를 포함함에 따라, 상기 열원 삼방밸브의 조절에 따라, 상기 냉난방 지열히트펌프의 폐열(응축열)이 상기 급탕 지열히트펌프로 전달되어 급탕에 활용될 수 있게 되므로, 폐열 회수에 우수한 성능을 가지게 되는 효과가 있다.According to the artificial intelligent geothermal system of the complex parameter calculation method according to another aspect of the present invention, as the artificial intelligent geothermal system of the complex parameter calculation method includes a heat source three-way valve, according to the adjustment of the heat source three-way valve, the Since the waste heat (condensation heat) of the cooling/heating geothermal heat pump is transferred to the hot water supply geothermal heat pump and can be used for hot water supply, there is an effect of having excellent performance in waste heat recovery.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 복합 매개변수 연산방식의 인공지능형 지열시스템에 의하면, 상기 복합 매개변수 연산방식의 인공지능형 지열시스템에서는, 상기 냉난방 지열히트펌프와 상기 급탕 지열히트펌프가 공급헤더 및 환수헤더를 공유하면서 상기 지중열교환부재에 통합 연결됨으로써, 연중 부분부하 시에도 상기 지중열교환부재를 최대한 효율적으로 활용할 수 있게 되는 효과가 있다.According to the artificial intelligence geothermal system of the complex parameter calculation method according to another aspect of the present invention, in the artificial intelligence geothermal system of the complex parameter calculation method, the cooling and heating geothermal heat pump and the hot water geothermal heat pump are provided with a supply header and a water return. By being integrated and connected to the underground heat exchange member while sharing a header, there is an effect that the underground heat exchange member can be utilized as efficiently as possible even during partial load throughout the year.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 복합 매개변수 연산방식의 인공지능형 지열시스템의 구조를 보이는 도면.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 복합 매개변수 연산방식의 인공지능형 지열시스템의 구조를 보이는 도면.
도 3은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 복합 매개변수 연산방식의 인공지능형 지열시스템의 구조를 보이는 도면.
도 4는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 복합 매개변수 연산방식의 인공지능형 지열시스템의 구조를 보이는 도면.
도 5는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 복합 매개변수 연산방식의 인공지능형 지열시스템의 구조를 보이는 도면.1 is a diagram showing the structure of an artificial intelligent geothermal system using a complex parameter calculation method according to a first embodiment of the present invention.
2 is a diagram showing the structure of an artificial intelligence geothermal system using a complex parameter calculation method according to a second embodiment of the present invention.
3 is a diagram showing the structure of an artificial intelligence geothermal system using a complex parameter calculation method according to a third embodiment of the present invention.
4 is a diagram showing the structure of an artificial intelligent geothermal system using a complex parameter calculation method according to a fourth embodiment of the present invention.
5 is a diagram showing the structure of an artificial intelligence geothermal system using a complex parameter calculation method according to a fifth embodiment of the present invention.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 복합 매개변수 연산방식의 인공지능형 지열시스템에 대하여 설명한다.Hereinafter, an artificial intelligence geothermal system using a complex parameter calculation method according to embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 복합 매개변수 연산방식의 인공지능형 지열시스템의 구조를 보이는 도면이다.1 is a diagram showing the structure of an artificial intelligence geothermal system using a complex parameter calculation method according to a first embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 복합 매개변수 연산방식의 인공지능형 지열시스템(100)은 실내유닛(102)과, 급탕공급유닛(101)과, 지중열교환부재(103)와, 냉난방 지열히트펌프(110)와, 급탕 지열히트펌프(120)와, 냉난방 공급펌프(160)와, 냉난방 지열원펌프(150)와, 급탕 공급펌프(130)와, 급탕 지열원펌프(140)와, 토출압력 감지센서(131, 141, 151, 161)와, 외기온도 감지센서(175)와, 자동제어부재(170)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the artificial intelligent
또한, 상기 복합 매개변수 연산방식의 인공지능형 지열시스템(100)은 열원 삼방밸브(146)를 포함할 수 있다.In addition, the artificial intelligent
상기 실내유닛(102)은 수요처에 대해 냉방과 난방 중 적어도 하나인 냉난방을 공급할 수 있는 것이다.The
상기 급탕공급유닛(101)은 상기 수요처에 대해 급탕을 공급할 수 있는 것이다.The hot
상기 지중열교환부재(103)는 지중(地中)과 열교환되면서 지열을 수득하거나 폐열을 버릴 수 있는 것으로, 순환유체가 상기 지중열교환부재(103)의 관체를 통해서만 간접적으로 상기 지중과 열교환되는 도 1에 도시된 바와 같은 밀폐형은 물론, 상기 지중에 관통 형성된 관정 내부로 순환유체가 직접 토출되어 상기 지중과 열교환된 다음 다시 상기 지중열교환부재(103)로 유입되는 개방형도 포함된다.The underground
상기 냉난방 지열히트펌프(110)는 상기 실내유닛(102)으로 냉난방을 공급하기 위하여, 상기 지중열교환부재(103)로부터 상기 지열을 수득하거나, 상기 지중열교환부재(103) 쪽으로 상기 폐열을 버릴 수 있고, 열원측 열교환기(114)와, 냉난방용 압축기(111)와, 부하측 열교환기(112)와, 팽창밸브(113)를 포함한다.The cooling/heating
상기 열원측 열교환기(114)는 상기 지중열교환부재(103)와 상기 냉난방 지열히트펌프(110) 사이를 유동하는 순환유체와 상기 냉난방 지열히트펌프(110)의 내부를 순환하는 냉매 등의 내부순환매체가 열교환되는 것이다.The heat source
상기 냉난방용 압축기(111)는 상기 내부순환매체를 압축시킬 수 있는 것이다.The cooling and
상기 부하측 열교환기(112)는 상기 실내유닛(102)과 상기 냉난방 지열히트펌프(110) 사이를 유동하는 순환유체와 상기 내부순환매체가 열교환되는 것이다.The load-
상기 팽창밸브(113)는 상기 내부순환매체를 팽창시킬 수 있는 것이다.The
상기 열원측 열교환기(114), 상기 냉난방용 압축기(111), 상기 부하측 열교환기(112) 및 상기 팽창밸브(113)가 냉동 사이클을 구성하여, 상기 냉난방 지열히트펌프(110)가 상기 실내유닛(102)을 통해 상기 수요처에 대해 냉난방을 공급해줄 수 있게 된다.The heat source
즉, 상기 열원측 열교환기(114)가 증발기로 기능하고, 상기 부하측 열교환기(112)가 응축기로 기능하게 되면, 상기 냉난방 지열히트펌프(110)가 상기 수요처에 대해 난방을 공급할 수 있게 되고, 상기 열원측 열교환기(114)가 응축기로 기능하고, 상기 부하측 열교환기(112)가 증발기로 기능하게 되면, 상기 냉난방 지열히트펌프(110)가 상기 수요처에 대해 냉방을 공급할 수 있게 된다. 이러한 상기 냉난방 지열히트펌프(110)의 작동은 일반적인 것이므로, 여기서는 그 구체적인 설명은 생략하기로 한다.That is, when the heat source
도면 번호 115은 상기 냉난방 지열히트펌프(110) 내부에서의 상기 내부순환매체의 유동 방향을 전환시킬 수 있는 사방밸브 등의 전환밸브이다.
상기 급탕 지열히트펌프(120)는 상기 급탕공급유닛(101)으로 급탕을 공급하기 위하여, 상기 지중열교환부재(103)로부터 상기 지열을 수득할 수 있는 것으로, 열원측 열교환기(124)와, 급탕용 압축기(121)와, 부하측 열교환기(122)와, 팽창밸브(123)와, 전환밸브(125)를 포함하고, 상기 급탕 지열히트펌프(120)의 각 구성요소의 작동은 상기 냉난방 지열히트펌프(110)의 각 구성요소의 작동과 동일하므로, 여기서는 그 중복되는 설명은 그에 갈음하고, 여기서는 생략하기로 한다.The hot water
도면번호 104는 상기 지중열교환부재(103)를 경유한 순환유체가 상기 냉난방 지열히트펌프(110)와 상기 급탕 지열히트펌프(120) 중 적어도 하나 쪽으로 유동되도록 상기 지중열교환부재(103)의 일 측 말단에 형성되는 공급헤더이고, 도면번호 105는 상기 냉난방 지열히트펌프(110)와 상기 급탕 지열히트펌프(120) 중 적어도 하나를 경유한 순환유체가 상기 지중열교환부재(103)로 유입되도록 상기 지중열교환부재(103)의 타 측 말단에 형성되는 환수헤더이다.
도면번호 154는 상기 공급헤더(104)와 상기 냉난방 지열히트펌프(110)를 구성하는 상기 열원측 열교환기(114)를 연결하여 상기 공급헤더(104)로부터 상기 냉난방 지열히트펌프(110)를 구성하는 상기 열원측 열교환기(114)로 순환유체가 유동되도록 하는 냉난방측 헤더 히트펌프 연결배관이고, 도면번호 155는 상기 냉난방 지열히트펌프(110)를 구성하는 상기 열원측 열교환기(114)와 상기 환수헤더(105)를 연결하여 상기 냉난방 지열히트펌프(110)를 구성하는 상기 열원측 열교환기(114)로부터 상기 환수헤더(105)로 순환유체가 유동되도록 하는 냉난방측 히트펌프 헤더 연결배관이다.
도면번호 152는 상기 지중열교환부재(103)와 상기 냉난방 지열히트펌프(110) 사이에 배치되어 상기 냉난방측 헤더 히트펌프 연결배관(154)을 통해 유동되는 순환유체의 온도를 감지하는 냉난방측 헤더 히트펌프 온도감지센서이고, 도면번호 153은 상기 냉난방 지열히트펌프(110)와 상기 지중열교환부재(103) 사이에 배치되어 상기 냉난방측 히트펌프 헤더 연결배관(155)을 통해 유동되는 순환유체의 온도를 감지하는 냉난방측 히트펌프 헤더 온도감지센서이다.
도면번호 164는 상기 냉난방 지열히트펌프(110)를 구성하는 상기 부하측 열교환기(112)와 상기 실내유닛(102) 쪽을 연결하여 상기 냉난방 지열히트펌프(110)를 구성하는 상기 부하측 열교환기(112)로부터 상기 실내유닛(102) 쪽으로 순환유체가 유동되도록 하는 냉난방측 히트펌프 유닛 연결배관이고, 도면번호 167는 상기 실내유닛(102) 쪽과 상기 냉난방 지열히트펌프(110)를 구성하는 상기 부하측 열교환기(112)를 연결하여 상기 실내유닛(102) 쪽으로부터 상기 냉난방 지열히트펌프(110)를 구성하는 상기 부하측 열교환기(112)로 순환유체가 유동되도록 하는 냉난방측 유닛 히트펌프 연결배관이다.
본 실시예서는, 예시적으로 상기 실내유닛(102)이 복수 개로 구성될 수 있고, 복수 개의 상기 실내유닛(102)이 병렬적으로 연결된다. 구체적으로, 상기 냉난방측 히트펌프 유닛 연결배관(164)으로부터 복수 개로 분지된 분지공급관(165)이 상기 각 실내유닛(102)으로 연결됨으로써 상기 냉난방측 히트펌프 유닛 연결배관(164)을 통해 유동된 순환유체가 상기 각 분지공급관(165)을 통해 상기 각 실내유닛(102)으로 유입되고, 상기 각 실내유닛(102)으로부터 각각 연장된 복수 개의 합지환수관(166)이 상기 냉난방측 유닛 히트펌프 연결배관(167)으로 연결됨으로써 상기 각 실내유닛(102)을 경유한 순환유체가 상기 각 합지환수관(166)을 통해 상기 냉난방측 유닛 히트펌프 연결배관(167)으로 합지되어 유동될 수 있게 된다.In this embodiment, by way of example, the
도면번호 162는 상기 냉난방 지열히트펌프(110)와 상기 실내유닛(102) 사이에 배치되어 상기 냉난방측 히트펌프 유닛 연결배관(164)을 통해 유동되는 순환유체의 온도를 감지하는 냉난방측 히트펌프 유닛 온도감지센서이고, 도면번호 163은 상기 실내유닛(102)과 상기 냉난방 지열히트펌프(110) 사이에 배치되어 상기 냉난방측 유닛 히트펌프 연결배관(167)을 통해 유동되는 순환유체의 온도를 감지하는 냉난방측 유닛 히트펌프 온도감지센서이다.
도면번호 144는 상기 공급헤더(104)와 상기 급탕 지열히트펌프(120)를 구성하는 상기 열원측 열교환기(124)를 연결하여 상기 공급헤더(104)로부터 상기 급탕 지열히트펌프(120)를 구성하는 상기 열원측 열교환기(124)로 순환유체가 유동되도록 하는 급탕측 헤더 히트펌프 연결배관이고, 도면번호 145는 상기 급탕 지열히트펌프(120)를 구성하는 상기 열원측 열교환기(124)와 상기 환수헤더(105)를 연결하여 상기 급탕 지열히트펌프(120)를 구성하는 상기 열원측 열교환기(124)로부터 상기 환수헤더(105)로 순환유체가 유동되도록 하는 급탕측 히트펌프 헤더 연결배관이다.
도면번호 142는 상기 지중열교환부재(103)와 상기 급탕 지열히트펌프(120) 사이에 배치되어 상기 급탕측 헤더 히트펌프 연결배관(144)을 통해 유동되는 순환유체의 온도를 감지하는 급탕측 헤더 히트펌프 온도감지센서이고, 도면번호 143은 상기 급탕 지열히트펌프(120)와 상기 지중열교환부재(103) 사이에 배치되어 상기 급탕측 히트펌프 헤더 연결배관(145)을 통해 유동되는 순환유체의 온도를 감지하는 급탕측 히트펌프 헤더 온도감지센서이다.
도면번호 134는 상기 급탕 지열히트펌프(120)를 구성하는 상기 부하측 열교환기(122)와 상기 급탕공급유닛(101)을 연결하여 상기 급탕 지열히트펌프(120)를 구성하는 상기 부하측 열교환기(122)로부터 상기 급탕공급유닛(101)으로 순환유체가 유동되도록 하는 급탕측 히트펌프 유닛 연결배관이고, 도면번호 135는 상기 급탕공급유닛(101)과 상기 급탕 지열히트펌프(120)를 구성하는 상기 부하측 열교환기(122)를 연결하여 상기 급탕공급유닛(101)으로부터 상기 급탕 지열히트펌프(120)를 구성하는 상기 부하측 열교환기(122)로 순환유체가 유동되도록 하는 급탕측 유닛 히트펌프 연결배관이다.
도면번호 132는 상기 급탕 지열히트펌프(120)와 상기 급탕공급유닛(101) 사이에 배치되어 상기 급탕측 히트펌프 유닛 연결배관(134)을 통해 유동되는 순환유체의 온도를 감지하는 급탕측 히트펌프 유닛 온도감지센서이고, 도면번호 133은 상기 급탕공급유닛(101)과 상기 급탕 지열히트펌프(120) 사이에 배치되어 상기 급탕측 유닛 히트펌프 연결배관(135)을 통해 유동되는 순환유체의 온도를 감지하는 급탕측 유닛 히트펌프 온도감지센서이다.
상기 냉난방 공급펌프(160)는 상기 냉난방 지열히트펌프(110)와 상기 실내유닛(102) 사이인 상기 냉난방측 히트펌프 유닛 연결배관(164) 상에 배치되어, 상기 냉난방측 히트펌프 유닛 연결배관(164)을 통한 상기 냉난방 지열히트펌프(110)와 상기 실내유닛(102) 사이에서의 순환유체를 유동시키는 것이다.The cooling/
상기 냉난방 지열원펌프(150)는 상기 지중열교환부재(103)와 상기 냉난방 지열히트펌프(110) 사이인 상기 냉난방측 헤더 히트펌프 연결배관(154) 상에 배치되어, 냉난방측 헤더 히트펌프 연결배관(154)을 통한 상기 지중열교환부재(103)와 상기 냉난방 지열히트펌프(110) 사이에서의 순환유체를 유동시키는 것이다.The cooling/heating
상기 급탕 공급펌프(130)는 상기 급탕 지열히트펌프(120)와 상기 급탕공급유닛(101) 사이인 상기 급탕측 히트펌프 유닛 연결배관(134)에 배치되어, 상기 급탕측 히트펌프 유닛 연결배관(134)을 통한 상기 급탕 지열히트펌프(120)와 상기 급탕공급유닛(101) 사이에서의 순환유체를 유동시키는 것이다.The hot
상기 급탕 지열원펌프(140)는 상기 지중열교환부재(103)와 상기 급탕 지열히트펌프(120) 사이인 상기 급탕측 헤더 히트펌프 연결배관(144)에 배치되어, 상기 급탕측 헤더 히트펌프 연결배관(144)을 통한 상기 지중열교환부재(103)와 상기 급탕 지열히트펌프(120) 사이에서의 순환유체를 유동시키는 것이다.The hot water supply
상기 토출압력 감지센서(131, 141, 151, 161)는 상기 냉난방 공급펌프(160), 상기 냉난방 지열원펌프(150), 상기 급탕 공급펌프(130) 및 상기 급탕 지열원펌프(140) 중 적어도 하나의 토출압력을 감지하는 것이다.The discharge pressure sensor (131, 141, 151, 161) is at least one of the cooling and
본 실시예에서는, 상기 토출압력 감지센서(131, 141, 151, 161)가 상기 냉난방측 히트펌프 유닛 연결배관(164) 상에서 상기 냉난방 공급펌프(160)의 토출단 쪽에 배치되어 상기 냉난방 공급펌프(160)의 토출압력을 감지하는 냉난방 공급 토출압력 감지센서(161)와, 상기 냉난방측 헤더 히트펌프 연결배관(154) 상에서 상기 냉난방 지열원펌프(150)의 토출단 쪽에 배치되어 상기 냉난방 지열원펌프(150)의 토출압력을 감지하는 냉난방 지열원 토출압력 감지센서(151)와, 상기 급탕측 히트펌프 유닛 연결배관(134) 상에서 상기 급탕 공급펌프(130)의 토출단 쪽에 배치되어 상기 급탕 공급펌프(130)의 토출압력을 감지하는 급탕 공급 토출압력 감지센서(131)와, 상기 급탕측 헤더 히트펌프 연결배관(144) 상에서 상기 급탕 지열원펌프(140)의 토출단 쪽에 배치되어 상기 급탕 지열원펌프(140)의 토출압력을 감지하는 급탕 지열원 토출압력 감지센서(141)를 포함한다.In this embodiment, the discharge pressure sensor (131, 141, 151, 161) is disposed on the discharge end side of the cooling and
상기 외기온도 감지센서(175)는 상기 수요처의 외부 공기의 온도인 외기온도를 감지하는 것이다.The outside
상기 자동제어부재(170)는 상기 냉난방용 압축기(111)의 출력, 상기 급탕용 압축기(121)의 출력, 상기 토출압력 감지센서(131, 141, 151, 161)에서 감지된 상기 토출압력 및 상기 외기온도 감지센서(175)에서 감지된 상기 외기온도를 이용하여, 상기 냉난방 공급펌프(160), 상기 냉난방 지열원펌프(150), 상기 급탕 공급펌프(130) 및 상기 급탕 지열원펌프(140) 중 적어도 하나의 출력을 제어하는 것이다.The
상세히, 상기 자동제어부재(170)는 내부정보 입력부(172)와, 제어부(171)를 포함한다.In detail, the
상기 내부정보 입력부(172)는 상기 복합 매개변수 연산방식의 인공지능형 지열시스템(100)의 내부 정보, 즉 상기 냉난방용 압축기(111)의 출력, 상기 급탕용 압축기(121)의 출력, 상기 냉난방측 헤더 히트펌프 온도감지센서(152)의 온도 감지값, 상기 냉난방측 히트펌프 헤더 온도감지센서(153)의 온도 감지값, 상기 냉난방측 히트펌프 유닛 온도감지센서(162)의 온도 감지값, 상기 냉난방측 유닛 히트펌프 온도감지센서(163)의 온도 감지값, 상기 급탕측 헤더 히트펌프 온도감지센서(142)의 온도 감지값, 상기 급탕측 히트펌프 헤더 온도감지센서(143)의 온도 감지값, 상기 급탕측 히트펌프 유닛 온도감지센서(132)의 온도 감지값, 상기 급탕측 유닛 히트펌프 온도감지센서(133)의 온도 감지값, 상기 냉난방 공급 토출압력 감지센서(161)의 압력 감지값과, 상기 냉난방 지열원 토출압력 감지센서(151)의 압력 감지값과, 상기 급탕 공급 토출압력 감지센서(131)의 압력 감지값과, 상기 급탕 지열원 토출압력 감지센서(141)의 압력 감지값과, 상기 외기온도 감지센서(175)의 온도 갑지값을 입력받는 것이다.The internal
상기 제어부(171)는 상기 내부정보 입력부(172)를 통해 입력된 상기 복합 매개변수 연산방식의 인공지능형 지열시스템(100)의 상기 내부 정보를 이용하여 상기 냉난방 공급펌프(160), 상기 냉난방 지열원펌프(150), 상기 급탕 공급펌프(130) 및 상기 급탕 지열원펌프(140) 중 적어도 하나의 출력을 제어하는 것으로, 그 구체적인 작동 설명은 후술한다.The
상기 열원 삼방밸브(146)는 상기 냉난방 지열히트펌프(110)로부터 상기 지중열교환부재(103) 쪽으로 유동되는 순환유체 중 적어도 일부가 상기 급탕 지열히트펌프(120) 쪽으로 유동되도록 조절할 수 있는 것이다.The heat source three-
상기 열원 삼방밸브(146)는 상기 냉난방측 히트펌프 헤더 연결배관(155) 상에 설치되고, 상기 열원 삼방밸브(146)로부터 삼방 우회배관(147)이 연장되고, 상기 삼방 우회배관(147)은 상기 급탕측 헤더 히트펌프 연결배관(144)에 연결된다. 그러면, 상기 열원 삼방밸브(146)가 상기 삼방 우회배관(147) 쪽을 여는 경우, 상기 냉난방측 히트펌프 헤더 연결배관(155)을 따라 유동되던 순환유체 중의 일부가 상기 삼방 우회배관(147)을 통해 유동된 다음 상기 급탕측 헤더 히트펌프 연결배관(144)을 통해 유동되어 상기 급탕 지열히트펌프(120)를 경유하게 된다.The heat source three-
상기 냉난방 지열히트펌프(110)가 상기 수요처에 대해 냉방을 제공하고, 상기 급탕 지열히트펌프(120)가 작동 중인 경우, 상기 자동제어부재(170)는 상기 냉난방 지열히트펌프(110)로부터 상기 지중열교환부재(103) 쪽으로 유동되는 순환유체 중 적어도 일부가 상기 급탕 지열히트펌프(120) 쪽으로 유동되도록 상기 열원 삼방밸브(146)를 제어하고, 그에 따라 상기 냉난방 지열히트펌프(110)로부터 상기 지중열교환부재(103) 쪽으로 유동되는 순환유체에 함유되어 있던 폐열(응축열)이 상기 급탕 지열히트펌프(120)에서 회수되어 급탕에 이용될 수 있고, 그에 따라 상기 매개변수 연산방식의 지능형 지열시스템의 성적계수(COP)가 향상될 수 있게 된다.When the cooling and heating
상기 자동제어부재(170)는 상기 수요처가 위치된 지역의 기상자료를 외부 통신망을 통해 수신하는 외부정보 입력부(173)를 더 포함한다.The
상기 자동제어부재(170)는 상기 외부정보 입력부(173)를 통해 상기 수요처가 위치된 지역의 기상자료를 외부 통신망을 통해 수신하여, 상기 기상자료를 이용하여, 상기 냉난방 공급펌프(160), 상기 냉난방 지열원펌프(150), 상기 급탕 공급펌프(130) 및 상기 급탕 지열원펌프(140) 중 적어도 하나의 출력을 제어할 수 있다.The
물론, 상기 자동제어부재(170)는 상기와 같이 상기 외부정보 입력부(173)를 통해 상기 기상자료를 외부로부터 수신할 수도 있고, 상기 냉난방 지열히트펌프(110) 및 상기 급탕 지열히트펌프(120)에 설치된 자체 온도센서에 의한 자체 온도 감지값을 이용할 수도 있고, 이는 선택적으로 적용될 수 있다.Of course, the
이하에서는 상기 제어부(171)가 상기 냉난방 공급펌프(160)의 출력을 제어하는 것에 대해 상세히 설명하나, 이러한 설명은 상기 냉난방 지열원펌프(150), 상기 급탕 공급펌프(130) 및 상기 급탕 지열원펌프(140)에도 동일한 원리로 적용되고, 그 중복되는 설명은 그에 갈음하고 여기서는 생략하기로 한다.Hereinafter, the
물론, 상기 제어부(171)는 그 제어 대상인 펌프에 대한 정보를 이용하여 해당 펌프를 제어한다. 예를 들어, 상기 제어부(171)가 상기 급탕 공급펌프(130)를 제어하는 경우, 아래의 상기 냉난방 공급펌프(160)의 제어에 대한 사항에서 상기 냉난방 공급펌프(160)에 대한 정보를 상기 급탕 공급펌프(130)에 대한 정보로 대체하여 제어를 수행한다.Of course, the
또한, 이하의 연산식에서 외기온도와 폐열회수를 미반영 시에는, 해당 항목의 입력값이 O이 되므로 해당 항목은 연산에 반영되지 아니한다.In addition, when the outside air temperature and waste heat recovery are not reflected in the following calculation formula, the input value of the corresponding item becomes O, so the corresponding item is not reflected in the calculation.
상기 제어부(171)는 다음의 연산식에 의해 상기 냉난방 공급펌프(160)의 출력을 연산하고, 그 연산값에 부합되도록 상기 냉난방 공급펌프(160)의 작동을 제어한다.The
펌프출력 = 압축기의 출력 × a + 외기온도 × b + 펌프의 토출압력 × c + 폐열회수 × d + ePump output = compressor output × a + outside air temperature × b + pump discharge pressure × c + waste heat recovery × d + e
여기서, 위 각 항목은 아래와 같다.Here, each of the above items is as follows.
- 펌프출력: 상기 제어부(171)의 제어대상인 펌프(여기서는, 상기 냉난방 공급펌프(160))에서 제어 목표가 되는 출력-Pump output: an output that is a control target from a pump that is a control target of the control unit 171 (here, the cooling/heating supply pump 160)
- 압축기의 출력: 상기 제어부(171)의 제어대상인 펌프가 연관된 지열히트펌프의 압축기(여기서는, 상기 냉난방용 압축기(111))의 출력-Compressor output: the output of the geothermal heat pump compressor (here, the cooling and heating compressor 111) to which the pump to be controlled by the
- a: 압축기의 출력 비례상수 (a≥0)-a: Compressor output proportionality constant (a≥0)
- 외기온도: 상기 외기온도 감지센서(175)에 의한 온도 감지값-Outside temperature: A temperature detection value by the
- b: 외기온도 비례상수(냉방 시에는 '+값', 난방 시에는 '-값')-b: Outside temperature proportional constant ('+ value' for cooling,'-value' for heating)
- 펌프의 토출압력: 상기 제어부(171)의 제어대상인 펌프(여기서는, 상기 냉난방 공급펌프(160))의 토출압력(상기 냉난방 공급 토출압력 감지센서(161)에 의한 감지값)-Discharge pressure of the pump: Discharge pressure of the pump that is the control target of the control unit 171 (here, the cooling/heating supply pump 160) (a value detected by the cooling/heating supply discharge pressure sensor 161)
- c: 토출압력 비례상수 (c≥0 또는 c<0)-c: discharge pressure proportional constant (c≥0 or c<0)
- 폐열회수: 상기 냉난방 지열히트펌프(110)가 상기 수요처에 대해 냉방을 제공하고, 상기 급탕 지열히트펌프(120)가 작동 중인 경우에, 상기 열원 삼방밸브(146)가 상기 삼방 우회배관(147)을 여는 정도 (0 내지 100%)-Waste heat recovery: When the cooling and heating
- d: 폐열회수 비례상수 (d≤0)-d: Waste heat recovery proportional constant (d≤0)
- e: 보정계수-e: correction factor
여기서, 위 각 상수값인 a, b, c, d, e는 건물 높이, 단열 정도, 배관 길이 등 상기 복합 매개변수 연산방식의 인공지능형 지열시스템(100)이 적용되는 현장의 조건에 따라 미리 설정되는 값들로, 상기 복합 매개변수 연산방식의 인공지능형 지열시스템(100)이 적용되는 현장에 따라서는 각 현장별로 각각 달라지게 설정되지만, 상기 복합 매개변수 연산방식의 인공지능형 지열시스템(100)이 적용된 단일 현장에서는 항상 일정한 값으로 유지된다. 이하에서 추가로 제시되는 각 상수값도 동일하다.Here, the above constant values a, b, c, d, e are preset according to the conditions of the site to which the artificial intelligence
한편, 위 항목 중 상기 '압축기의 출력' 항목은 상기 제어부(171)의 제어대상인 펌프(여기서는, 상기 냉난방 공급펌프(160))가 설치된 배관(여기서는, 상기 냉난방측 히트펌프 유닛 연결배관(164))과 해당 배관과 순환유체의 순환을 위해 쌍을 이루는 배관(여기서는, 상기 냉난방측 유닛 히트펌프 연결배관(167))의 온도차(ΔT)(즉, 상기 냉난방측 히트펌프 유닛 온도감지센서(162)와 상기 냉난방측 유닛 히트펌프 온도감지센서(163)의 온도 감지값의 차이)로 대체될 수도 있다.On the other hand, among the above items, the'compressor output' item is a pipe (here, the heating and cooling side heat pump unit connection pipe 164) in which the pump that is the control target of the control unit 171 (here, the cooling/heating supply pump 160) is installed. ) And the temperature difference (ΔT) of the paired pipe for circulation of the corresponding pipe and the circulating fluid (here, the heating and cooling unit heat pump connection pipe 167) (that is, the heating and cooling unit temperature sensor 162) And the difference between the temperature detection value of the heat
물론, 다른 펌프들(여기서는, 상기 냉난방 지열원펌프(150), 상기 급탕 공급펌프(130) 및 상기 급탕 지열원펌프(140))에 대해서도 압축기의 출력을 위와 같이 각 배관들의 온도차(ΔT)로 대체할 수 있다.Of course, for other pumps (here, the cooling and heating
이하에서는, 위 각 항목에 대해 상세히 설명한다.In the following, each of the above items will be described in detail.
(1) 압축기의 출력(1) Compressor output
상기 복합 매개변수 연산방식의 인공지능형 지열시스템(100)이 적용된 상기 수요처의 냉난방 부하나 급탕 부하가 상대적으로 적거나, 상기 수요처에 대해 요구되는 양만큼 충분한 냉난방이 수행되어 상기 수요처의 실내온도가 설정온도에 가까워진 경우, 상기 냉난방 지열히트펌프(110)의 출력을 감소시키게 되면, 상기 냉난방용 압축기(111)의 압축비가 함께 축소되어 상기 냉난방 지열히트펌프(110)에서의 부하측 및 열원측의 열교환 용량이 감소되고, 상기 냉난방 지열히트펌프(110)로 진출되는 순환유체의 온도차가 감소되어 버리게 되는데, 이 때 상기 제어부(171)가 상기 냉난방 공급펌프(160)의 출력을 연동시켜 소정 비율로 감소시켜주면, 상기 냉난방 지열히트펌프(110)로 진출되는 순환유체의 온도차는 미리 설정된 양만큼 그대로 유지될 수 있으면서, 상기 냉난방 공급펌프(160)의 소비전력 절감이 가능해지게 된다.The cooling and heating load or hot water supply load of the customer to which the artificial intelligent
또한, 상기 냉난방 지열히트펌프(110)의 상기 냉난방용 압축기(111)의 용량과 상기 냉난방 공급펌프(160)의 용량이 일반적으로 상이하기 때문에, 상기 압축기의 출력에 상기 압축기의 출력 비례상수인 a를 곱하고, 상기 보정계수 e를 추가해줌으로써, 상기 냉난방 공급펌프(160)에 대한 상기 펌프출력이 근사적으로 연산될 수 있게 된다.In addition, since the capacity of the cooling/
(2) 외기온도(2) Outside temperature
연중 상기 외기온도는 여름철에 상대적으로 높고, 겨울철에 상대적으로 낮게 되므로, 여름철에는 급탕 부하가 상대적으로 적게 걸리게 되어, 급탕 공급온도를 상대적으로 너무 높게 높일 필요가 없게 된다. 예를 들어, 겨울철에만 급탕을 약 50℃ 수준으로 공급하고, 가을철 및 봄철 등의 환절기에는 급탕을 약 40℃ 수준으로 공급하고, 여름철에는 급탕을 약 35℃ 수준으로 공급하여도, 생활수로 사용하기에 큰 불편함이 없게 되면서도, 상기 급탕 지열히트펌프(120)의 가열에너지의 불필요한 소모를 막을 수 있게 된다. 즉, 상기 외기온도 감지센서(175)에서 감지된 상기 외기온도가 영하 5℃ 이하에서는, 상기 제어부(171)가 급탕 공급온도를 약 50℃ 수준으로 공급하고, 상기 외기온도 감지센서(175)에서 감지된 상기 외기온도가 위 영하 5℃ 초과 상태에서는, 상기 제어부(171)가 상기 외기온도에 연동하여 급탕 공급온도를 점진적으로 낮추어 공급함으로써, 상기 급탕 지열히트펌프(120)에서의 급탕을 위한 가열에너지를 저감시킬 수 있게 된다.Since the outdoor air temperature throughout the year is relatively high in summer and relatively low in winter, the load for hot water is relatively low in summer, and there is no need to increase the supply temperature for hot water relatively too high. For example, hot water is supplied at a level of about 50℃ only in winter, and hot water is supplied at a level of about 40℃ during changing seasons such as autumn and spring, and even when hot water is supplied at a level of about 35℃ in summer, it is used as living water. While there is no great inconvenience to the following, unnecessary consumption of heating energy of the hot water
급탕 공급온도는 다음 식에 의해 연산될 수 있다.The hot water supply temperature can be calculated by the following equation.
급탕 공급온도 = 50℃ - 외기온도 × f + gHot water supply temperature = 50℃-outside air temperature × f + g
(단, 30℃ ≤ 상기 급탕 공급온도 ≤ 50℃)(However, 30℃ ≤ the hot water supply temperature ≤ 50℃)
여기서, 위 각 상수는 아래와 같다.Here, each of the above constants is as follows.
- f: 급탕시 외기온도 비례상수 (f≥0)-f: Proportional constant of outside air temperature during hot water supply (f≥0)
- g: 급탕시 외기온도 보정계수-g: correction factor for outside air temperature during hot water supply
겨울철 난방운전의 경우, 난방을 위해 상기 실내유닛(102)으로 공급되는 순환유체의 난방시 온수 공급온도는 다음 식에 의해 연산될 수 있다.In the case of a winter heating operation, the hot water supply temperature during heating of the circulating fluid supplied to the
난방시 온수 공급온도 = 60℃ - 외기온도 × h + iHot water supply temperature during heating = 60℃-outside temperature × h + i
(단, 40℃ ≤ 상기 난방시 온수 공급온도 ≤ 60℃)(However, 40℃ ≤ the hot water supply temperature during the above heating ≤ 60℃)
여기서, 위 각 상수는 아래와 같다.Here, each of the above constants is as follows.
- h: 난방시 외기온도 비례상수 (h≥0)-h: Outside air temperature proportional constant during heating (h≥0)
- i: 난방시 외기온도 보정계수-i: Outside temperature correction factor during heating
여름철 냉방운전의 경우, 냉방을 위해 상기 실내유닛(102)으로 공급되는 순환유체의 냉방시 냉수 공급온도는 다음 식에 의해 연산될 수 있다.In the case of cooling operation in summer, the cold water supply temperature when cooling the circulating fluid supplied to the
냉방시 냉수 공급온도 = 15℃ - 외기온도 × j + kCooling water supply temperature = 15℃-outside temperature × j + k
(단, 7℃ ≤ 상기 냉방시 냉수 공급온도 ≤ 15℃)(However, 7℃ ≤ cold water supply temperature for the above cooling ≤ 15℃)
여기서, 위 각 상수는 아래와 같다.Here, each of the above constants is as follows.
- j: 냉방시 외기온도 비례상수 (j≥0)-j: Outside air temperature proportional constant during cooling (j≥0)
- k: 냉방시 외기온도 보정계수-k: correction factor for outside air temperature during cooling
여기서, 위의 연산식들에서 제시된 구체적인 수치들은 상기 복합 매개변수 연산방식의 인공지능형 지열시스템(100)이 적용되는 현장에 따라, 해당 현장에 적용되는 자동제어 프로그램에 의해 가변적으로 정해지는 것이다.Here, the specific values presented in the above calculation formulas are variably determined by the automatic control program applied to the site according to the site to which the artificial intelligence
한편, 상기와 같은 상기 급탕 공급온도, 상기 난방시 온수 공급온도 및 상기 냉방시 냉수 공급온도의 제어를 통한 상기 복합 매개변수 연산방식의 인공지능형 지열시스템(100)의 소비동력 절감 이외에, 난방을 위해 상기 실내유닛(102)으로 공급되는 순환유체의 난방시 온수유량과, 냉방을 위해 상기 실내유닛(102)으로 공급되는 순환유체의 냉방시 냉수유량의 제어를 통한 상기 복합 매개변수 연산방식의 인공지능형 지열시스템(100)의 소비동력 절감도 가능하다. 상기 냉난방 공급펌프(160)의 소비동력은 용량가변형 제어에서 유량의 세제곱에 비례하므로, 상기 냉난방 공급펌프(160)의 유량을 100% 정격유량의 절반으로 하게 되면, 상기 냉난방 공급펌프(160)의 소비전력은 1/8이 된다.Meanwhile, in addition to reducing the power consumption of the artificial intelligence
(3) 펌프의 토출압력(3) Pump discharge pressure
상기 수요처에서의 부하 사용량이 증가하게 되면, 상기 냉난방 공급펌프(160)와 연결된 배관(여기서는, 상기 냉난방측 히트펌프 유닛 연결배관(164)) 내의 압력은 하강하게 되고, 상기 수요처에서의 부하 사용량이 감소하게 되면, 상기 냉난방 공급펌프(160)와 연결된 배관 내의 압력은 증가하게 되는데, 이러한 상기 냉난방 공급펌프(160)와 연결된 배관 내의 압력 변화를 상기 냉난방 공급 토출압력 감지센서(161)로 감지하여, 상기 제어부(171)에서 상기 냉난방 공급펌프(160)의 회전수를 제어함으로써, 연중 상기 냉난방 공급펌프(160)의 출력을 상기 수요처에서의 부하 사용량에 연동시켜 운전하여, 상기 냉난방 공급펌프(160)의 과도하거나 과부족한 운전을 방지하고, 그에 따라 상기 냉난방 공급펌프(160)의 소비동력을 절감시키는 것이다.When the load usage at the customer is increased, the pressure in the pipe connected to the cooling/heating supply pump 160 (here, the heating/cooling side heat pump unit connection pipe 164) decreases, and the load usage at the customer is reduced. When it decreases, the pressure in the pipe connected to the cooling/
상기 펌프의 토출압력의 제어 방식은 응답속도가 매우 빠르고 그 제어가 용이하다.The control method of the discharge pressure of the pump has a very fast response speed and is easy to control.
상기 펌프의 토출압력을 이용한 상기 냉난방 공급펌프(160)의 목표유량은 다음 연산식에 의해 연산된다.The target flow rate of the heating and
여기서, 위 각 항목은 아래와 같다.Here, each of the above items is as follows.
- Q: 상기 냉난방 공급펌프(160)의 목표유량-Q: Target flow rate of the heating and
- K: 유량상수-K: flow constant
- P: 상기 펌프의 토출압력-P: discharge pressure of the pump
(4) 폐열회수(4) Waste heat recovery
상기 냉난방 지열히트펌프(110)가 상기 수요처에 대해 냉방을 제공하고, 상기 급탕 지열히트펌프(120)가 작동 중인 경우, 상기 폐열회수 운전이 가능하다.When the cooling/heating
이러한 상기 폐열회수 운전 중에는, 상기 냉난방 지열히트펌프(110)로부터 상기 지중열교환부재(103) 쪽으로 유동되는 순환유체 중 적어도 일부는 상기 열원 삼방밸브(146)를 경유하여 상기 환수헤더(105)를 통해 상기 지중열교환부재(103)로 유입되고, 상기 냉난방 지열히트펌프(110)로부터 상기 지중열교환부재(103) 쪽으로 유동되는 순환유체 중 나머지가 상기 삼방 우회배관(147) 및 상기 급탕측 헤더 히트펌프 연결배관(144)을 통해 상기 급탕 지열히트펌프(120)로 유입되어, 상기 급탕 지열히트펌프(120)의 증발열원이 보강된다. 이 때, 상기 냉난방 지열히트펌프(110)에서의 응축열의 방열도 상대적으로 더욱 활발해져서 그 응축력이 보강되므로, 상기 냉난방 지열히트펌프(110)에서는 순환유체의 유량이 상대적으로 덜 필요하게 된다. 따라서, 상기 제어부(171)는 상기 급탕 지열원펌프(140) 및 상기 냉난방 지열원펌프(150)에서의 순환유체 유량이 대략 30 내지 50% 저감되도록 제어한다.During the waste heat recovery operation, at least a portion of the circulating fluid flowing from the cooling/heating
상기 삼방 우회배관(147) 및 상기 급탕측 헤더 히트펌프 연결배관(144)을 통해 상기 급탕 지열히트펌프(120)로 유입된 순환유체는 상기 공급헤더(104)로부터 상기 급탕 지열히트펌프(120)로 유동된 순환유체와 혼합되어 함께 상기 환수헤더(105)로 환수된다.The circulation fluid flowing into the hot water supply
한편, 상기 제어부(171)는 자체적으로 메모리를 가져서, 사용자가 상기 수요처의 실내에서 유선 또는 무선의 리모컨(미도시)으로 설정하여 미리 설정된 시간(예를 들어, 10분) 이상 유지되는 상기 수요처에 대한 설정온도, 풍량, 풍향, 작동옵션 등의 수요자별 설정값 중 각 항목 별로 그 누적 빈도수가 가장 높은 설정치가 상기 제어부(171)의 상기 메모리에 저장되었다가, 상기 제어부(171)의 상기 메모리에 저장된 설정치들이 다음번 상기 냉난방 지열히트펌프(110) 및 상기 급탕 지열히트펌프(120)의 운전 시, 상기 냉난방 지열히트펌프(110) 및 상기 급탕 지열히트펌프(120)의 초기 설정의 디폴트값(default value)으로 제시되어, 상기 냉난방 지열히트펌프(110) 및 상기 급탕 지열히트펌프(120)이 그 디폴트값에 따라 작동될 수 있다.On the other hand, the
또한, 상기와 같은 각 항목 별로 그 누적 빈도수가 가장 높은 설정치를 저장하였다가 이용하는 방식 대신에, 상기 외부정보 입력부(173)를 통해 수신되는 상기 기상자료 중 실외의 습구온도, 글로브온도(복사온도), 건구온도를 이용하여, 아래 연산식에 따라 WBGT를 연산한 다음, 상기 WBGT에 따라 사용자가 상기 수요처의 실내에서 상기 리모컨으로 설정하여 상기 미리 설정된 시간 이상 유지되는 상기 수요처에 대한 설정온도, 풍량, 풍향, 작동옵션 등의 수요자별 설정값 중 각 항목 별로 그 누적 빈도수가 가장 높은 설정치가 상기 제어부(171)의 상기 메모리에 저장되었다가, 상기 제어부(171)의 상기 메모리에 저장된 설정치들이 다음번 상기 냉난방 지열히트펌프(110) 및 상기 급탕 지열히트펌프(120)의 운전 시, 상기 냉난방 지열히트펌프(110) 및 상기 급탕 지열히트펌프(120)의 초기 설정의 디폴트값으로 제시되어, 상기 냉난방 지열히트펌프(110) 및 상기 급탕 지열히트펌프(120)이 그 디폴트값에 따라 작동될 수 있다.In addition, instead of storing and using the set value with the highest cumulative frequency for each item as described above, among the meteorological data received through the external
WBGT = (습구온도 × 0.7) + (글로브온도 × 0.2) + (건구온도 × 0.1)WBGT = (wet bulb temperature × 0.7) + (globe temperature × 0.2) + (dry bulb temperature × 0.1)
상기 제어부(171)에 대한 상기 리모컨이나 상기 제어부(171)에 직접 연결된 인공지능 리셋버튼의 선택에 따라, 상기 제어부(171)의 상기 메모리에 저장된 모든 기억값이 삭제되고, 상기 제어부(171)가 초기화될 수 있다.According to the selection of the remote control for the
이하에서는 도면을 참조하여 본 실시예에 따른 복합 매개변수 연산방식의 인공지능형 지열시스템(100)의 작동에 대하여 설명한다.Hereinafter, the operation of the artificial intelligence
상기 지중열교환부재(103)에서 지중과 열교환된 순환유체 중의 일부는 상기 공급헤더(104) → 상기 냉난방측 헤더 히트펌프 연결배관(154) → 상기 냉난방 지열히트펌프(110)의 상기 열원측 열교환기(114) → 상기 냉난방측 히트펌프 헤더 연결배관(155) → 상기 환수헤더(105) → 상기 지중열교환부재(103)로 순환된다.Some of the circulating fluid heat-exchanged with the ground in the underground
상기와 같은 순환 중에 상기 냉난방 지열히트펌프(110)에서 형성된 냉기 또는 열기가 상기 냉난방 지열히트펌프(110)의 상기 부하측 열교환기(112)를 경유하는 순환유체로 전달되고, 상기 냉난방 지열히트펌프(110)의 상기 부하측 열교환기(112)를 경유한 순환유체는 상기 냉난방측 히트펌프 유닛 연결배관(164) → 상기 분지공급관(165) → 상기 실내유닛(102) → 상기 합지환수관(166) → 상기 냉난방측 유닛 히트펌프 연결배관(167) → 상기 냉난방 지열히트펌프(110)의 상기 부하측 열교환기(112)로 순환되면서, 상기 수요처에 냉난방이 공급된다.During the circulation as described above, the cold air or hot air formed by the cooling/heating
한편, 상기 지중열교환부재(103)에서 지중과 열교환된 순환유체 중의 나머지는 상기 공급헤더(104) → 상기 급탕측 헤더 히트펌프 연결배관(144) → 상기 급탕 지열히트펌프(120)의 상기 열원측 열교환기(124) → 상기 급탕측 히트펌프 헤더 연결배관(145) → 상기 환수헤더(105) → 상기 지중열교환부재(103)로 순환된다.On the other hand, the rest of the circulating fluid heat-exchanged with the ground in the underground
상기와 같은 순환 중에 상기 급탕 지열히트펌프(120)에서 형성된 열기는 상기 급탕 지열히트펌프(120)의 상기 부하측 열교환기(122)를 경유하는 순환유체로 전달되고, 상기 급탕 지열히트펌프(120)의 상기 부하측 열교환기(122)를 경유한 순환유체는 상기 급탕측 히트펌프 유닛 연결배관(134) → 상기 급탕공급유닛(101) → 상기 급탕측 유닛 히트펌프 연결배관(135) → 상기 급탕 지열히트펌프(120)의 상기 부하측 열교환기(122)로 순환되면서, 상기 수요처에 급탕이 공급된다.During the circulation as described above, the heat formed by the hot water supply
이러한 상기 수요처에 대한 냉난방 및 급탕 공급운전 중에, 상기 자동제어부재(170)가 상기 냉난방용 압축기(111)의 출력, 상기 급탕용 압축기(121)의 출력, 상기 토출압력 감지센서(131, 141, 151, 161)에서 감지된 상기 토출압력 및 상기 외기온도 감지센서(175)에서 감지된 상기 외기온도를 이용하여, 상기 냉난방 공급펌프(160), 상기 냉난방 지열원펌프(150), 상기 급탕 공급펌프(130) 및 상기 급탕 지열원펌프(140) 중 적어도 하나의 출력을 제어하게 되는 것이다.During the cooling/heating and hot water supply operation to the consumer, the
상기와 같이, 상기 복합 매개변수 연산방식의 인공지능형 지열시스템(100)이 상기 실내유닛(102)과, 상기 급탕공급유닛(101)과, 상기 지중열교환부재(103)와, 상기 냉난방 지열히트펌프(110)와, 상기 급탕 지열히트펌프(120)와, 상기 냉난방 공급펌프(160)와, 상기 냉난방 지열원펌프(150)와, 상기 급탕 공급펌프(130)와, 상기 급탕 지열원펌프(140)와, 상기 토출압력 감지센서(131, 141, 151, 161)와, 상기 외기온도 감지센서(175)와, 상기 자동제어부재(170)를 포함함에 따라, 상기 복합 매개변수 연산방식의 인공지능형 지열시스템(100)에서의 부하변동이나 사용환경의 변화에 따라, 상기 복합 매개변수 연산방식의 인공지능형 지열시스템(100)을 구성하는 각종 펌프의 반송동력을 능동적으로 실시간으로 제어할 수 있게 되므로, 상기 복합 매개변수 연산방식의 인공지능형 지열시스템(100)의 효율이 향상될 수 있게 된다.As described above, the artificial intelligent
또한, 상기 복합 매개변수 연산방식의 인공지능형 지열시스템(100)이 상기 열원 삼방밸브(146)를 포함함에 따라, 상기 열원 삼방밸브(146)의 조절에 따라, 상기 냉난방 지열히트펌프(110)의 폐열(응축열)이 상기 급탕 지열히트펌프(120)로 전달되어 급탕에 활용될 수 있게 되므로, 폐열 회수에 우수한 성능을 가지게 된다.In addition, as the artificial intelligent
또한, 상기 복합 매개변수 연산방식의 인공지능형 지열시스템(100)에서는, 상기 냉난방 지열히트펌프(110)와 상기 급탕 지열히트펌프(120)가 상기 공급헤더(104) 및 상기 환수헤더(105)를 공유하면서 상기 지중열교환부재(103)에 통합 연결됨으로써, 연중 부분부하 시에도 상기 지중열교환부재(103)를 최대한 효율적으로 활용할 수 있게 된다.In addition, in the artificial intelligence
한편, 본 실시예에 따른 복합 매개변수 연산방식의 인공지능형 지열시스템(100)에서는, 상기 자동제어부재(170)가 상기 냉난방측 헤더 히트펌프 온도감지센서(152), 상기 냉난방측 히트펌프 헤더 온도감지센서(153), 상기 냉난방측 히트펌프 유닛 온도감지센서(162), 상기 냉난방측 유닛 히트펌프 온도감지센서(163), 상기 급탕측 헤더 히트펌프 온도감지센서(142), 상기 급탕측 히트펌프 헤더 온도감지센서(143), 상기 급탕측 히트펌프 유닛 온도감지센서(132) 및 상기 급탕측 유닛 히트펌프 온도감지센서(133)에서 감지되는 각 온도를 이용하여, PID 제어(proportional integral derivative control)에 의해, 상기 냉난방 공급펌프(160), 상기 냉난방 지열원펌프(150), 상기 급탕 공급펌프(130) 및 상기 급탕 지열원펌프(140) 중 적어도 하나의 출력을 제어할 수도 있다.On the other hand, in the artificial intelligent
예를 들어, 상기 자동제어부재(170)가 상기 냉난방측 히트펌프 유닛 온도감지센서(162)와 상기 냉난방측 유닛 히트펌프 온도감지센서(163)에서 감지되는 각 온도를 이용하여, 기준 입력과 출력 결과의 오차에 비례해서 제어하는 비례 동작을 수행하여, 유연하게 목표값에 접근시키고, 미세한 오차를 없애기 위해 적분 동작을 수행하며, 오차 시간을 미분한 값에 비례하여 이루어지는 미분 동작을 수행함으로써, 상기 냉난방 공급펌프(160)에 대한 PID 제어를 수행하게 된다.For example, the
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 다른 실시예들에 따른 복합 매개변수 연산방식의 인공지능형 지열시스템에 대하여 설명한다. 이러한 설명을 수행함에 있어서, 상기된 본 발명의 제 1 실시예에서 이미 기재된 내용과 중복되는 설명은 그에 갈음하고, 여기서는 생략하기로 한다.Hereinafter, an artificial intelligent geothermal system using a complex parameter calculation method according to other embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In carrying out this description, descriptions that are already described in the above-described first embodiment of the present invention and overlapping descriptions are replaced therewith, and will be omitted here.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 복합 매개변수 연산방식의 인공지능형 지열시스템의 구조를 보이는 도면이다.2 is a diagram showing the structure of an artificial intelligence geothermal system using a complex parameter calculation method according to a second embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 실시예에서는, 냉난방 지열히트펌프(210)가 물-공기 타입이어서, 상기 냉난방 지열히트펌프(210)에 별도의 부하측 열교환기가 설치되지 아니하고, 상기 냉난방 지열히트펌프(210)의 내부를 순환하는 기체인 내부순환매체가 실내유닛(202)으로 직접 순환하고, 그에 따라 냉난방 공급펌프, 냉난방 공급 토출압력 감지센서, 냉난방측 히트펌프 유닛 온도감지센서 및 냉난방측 유닛 히트펌프 온도감지센서가 생략되는 점을 제외하고는, 복합 매개변수 연산방식의 인공지능형 지열시스템(200)의 작동이 상기된 제 1 실시예에서 이미 기재된 작동과 동일하므로, 그 중복되는 설명은 그에 갈음하고, 여기서는 생략하기로 한다.Referring to FIG. 2, in this embodiment, since the cooling/heating
도 3은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 복합 매개변수 연산방식의 인공지능형 지열시스템의 구조를 보이는 도면이다.3 is a diagram showing the structure of an artificial intelligence geothermal system using a complex parameter calculation method according to a third embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 복합 매개변수 연산방식의 인공지능형 지열시스템(300)은 실내유닛(302)과, 급탕공급유닛(301)과, 지중열교환부재(303)와, 냉난방 지열히트펌프(310)와, 급탕 지열히트펌프(320)와, 냉난방 공급펌프(360)와, 냉난방 지열원펌프(350)와, 급탕 공급펌프(330)와, 급탕 지열원펌프(340)와, 토출압력 감지센서(331, 341, 351, 361)와, 외기온도 감지센서(375)와, 자동제어부재(370)와 함께, 실내향 바이패스 삼방밸브(381)와, 실내향 바이패스배관(383)과, 지중향 바이패스 삼방밸브(380)와, 지중향 바이패스배관(382)을 더 포함한다.3, the artificial intelligent
상기 실내향 바이패스 삼방밸브(381)는 냉난방측 헤더 히트펌프 연결배관(354) 상에 설치되어, 상기 지중열교환부재(303)로부터 상기 냉난방 지열히트펌프(310)로 유동되던 순환유체 중의 적어도 일부를 분지시킬수 있는 것이다.The indoor bypass three-
상기 실내향 바이패스배관(383)은 상기 실내향 바이패스 삼방밸브(381)로부터 연장되고 냉난방측 히트펌프 유닛 연결배관(364)에 연결되어, 상기 지중열교환부재(303)로부터 상기 냉난방 지열히트펌프(310)로 유동되던 순환유체 중 상기 실내향 바이패스 삼방밸브(381)에서 분지된 것이 상기 냉난방 지열히트펌프(310)와 상기 실내유닛(302) 사이로 유동되어 상기 실내유닛(302)으로 유입될 수 있도록 하는 것이다.The
상기 지중향 바이패스 삼방밸브(380)는 냉난방측 유닛 히트펌프 연결배관(367) 상에 설치되어, 상기 실내유닛(302)으로부터 상기 냉난방 지열히트펌프(310)로 유동되던 순환유체 중의 적어도 일부를 분지시킬 수 있는 것이다.The underground bypass three-
상기 지중향 바이패스배관(382)은 상기 지중향 바이패스 삼방밸브(380)로부터 연장되고 냉난방측 히트펌프 헤더 연결배관(355)에 연결되어, 상기 실내유닛(302)으로부터 상기 냉난방 지열히트펌프(310)로 유동되던 순환유체 중 상기 지중향 바이패스 삼방밸브(380)에서 분지된 것이 상기 냉난방 지열히트펌프(310)와 상기 지중열교환부재(303) 사이로 유동되어 상기 지중열교환부재(303)로 유입될 수 있도록 하는 것이다.The
상기와 같이 구성되면, 수요처에서 요구되는 냉난방 부하가 미리 설정된 부하 미만이면, 상기 자동제어부재(370)가 상기 냉난방 지열히트펌프(310)를 작동 중지시키고, 상기 실내향 바이패스 삼방밸브(381) 및 상기 지중향 바이패스 삼방밸브(380)를 열어줌으로써, 상기 지중열교환부재(303)로부터 상기 냉난방 지열히트펌프(310)로 향하던 순환유체가 상기 실내향 바이패스 삼방밸브(381) 및 상기 실내향 바이패스배관(383)을 통해 유동된 후 상기 실내유닛(302)으로 유입되어 상기 수요처에 대해 냉난방을 공급한 다음 상기 지중향 바이패스 삼방밸브(380) 및 상기 지중향 바이패스배관(382)을 통해 유동된 후 상기 지중열교환부재(303)로 유입될 수 있게 된다. 따라서, 봄, 가을 등의 중간기의 냉방 또는 초겨울의 난방 등의 경우처럼, 냉방부하나 난방부하가 상대적으로 크지 않은 경우에, 상기 냉난방 지열히트펌프(310)의 작동없이, 약 15℃ 내외의 지열만으로도 상기 수요처에 대해 냉난방을 공급할 수 있게 되고, 그에 따라 상기 냉난방 지열원펌프(350)에서만 동력 소요가 있어서, 상기 복합 매개변수 연산방식의 인공지능형 지열시스템(300)의 절전 냉난방 운전이 가능해진다.If configured as described above, when the cooling and heating load required by the customer is less than a preset load, the
도 4는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 복합 매개변수 연산방식의 인공지능형 지열시스템의 구조를 보이는 도면이다.4 is a diagram showing the structure of an artificial intelligence geothermal system using a complex parameter calculation method according to a fourth embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 복합 매개변수 연산방식의 인공지능형 지열시스템(400)이 실내유닛(402)과, 지중열교환부재(403)와, 냉난방 지열히트펌프(410)와, 냉난방 공급펌프(460)와, 냉난방 지열원펌프(450)와, 토출압력 감지센서(451, 461)와, 외기온도 감지센서(475)와, 자동제어부재(470)로 구성됨으로써, 수요처에 대해 냉난방 공급이 가능하게 된다.4, the artificial intelligent
도 5는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 복합 매개변수 연산방식의 인공지능형 지열시스템의 구조를 보이는 도면이다.5 is a diagram showing the structure of an artificial intelligence geothermal system using a complex parameter calculation method according to a fifth embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 복합 매개변수 연산방식의 인공지능형 지열시스템(500)은 실내유닛(502)과, 지중열교환부재(503)와, 냉난방 지열히트펌프(510)와, 축열조(596)와, 냉난방 공급펌프(560)와, 냉난방 부하펌프(590)와, 냉난방 지열원펌프(550)와, 토출압력 감지센서(551, 561, 591)와, 외기온도 감지센서(575)와, 자동제어부재(570)를 포함한다.5, the artificial intelligent
상기 축열조(596)는 상기 냉난방 지열히트펌프(510)와 상기 실내유닛(502) 사이에 배치되어, 상기 냉난방 지열히트펌프(510)로부터 상기 실내유닛(502)으로 유동되는 순환유체 중의 열기 또는 냉기를 축열할 수 있는 것이다.The
상기 냉난방 지열히트펌프(510)로부터 유동된 순환유체는 냉난방측 히트펌프 유닛 연결배관(564)을 통해 상기 축열조(596)로 유입되고, 상기 축열조(596)로부터 유동된 순환유체는 냉난방측 유닛 히트펌프 연결배관(567)을 통해 상기 냉난방 지열히트펌프(510)로 유입된다.The circulating fluid flowing from the cooling/heating
또한, 상기 축열조(596)로부터 유동된 순환유체는 축열 유닛 연결배관(594)를 통해 상기 실내유닛(502)으로 유입되고, 상기 실내유닛(502)으로부터 유동된 순환유체는 유닛 축열 연결배관(595)를 통해 상기 축열조(596)로 유입된다.In addition, the circulating fluid flowing from the
상기 실내유닛(502)이 복수 개인 경우, 상기 축열 유닛 연결배관(594)는 복수 개의 분지공급관(565)를 통해 상기 각 실내유닛(502)과 간접 연결되고, 상기 유닛 축열 연결배관(595)는 복수 개의 합지환수관(566)을 통해 상기 각 실내유닛(502)과 간접 연결된다.When there are a plurality of
상기 냉난방 공급펌프(560)는 상기 냉난방 지열히트펌프(510)와 상기 축열조(596) 사이인 상기 냉난방측 히트펌프 유닛 연결배관(564) 상에 배치되어, 상기 냉난방 지열히트펌프(510)와 상기 축열조(596) 사이에서의 순환유체를 유동시키는 것이다.The cooling/
상기 냉난방측 히트펌프 유닛 연결배관(564) 상에는 상기 냉난방 공급펌프(560)와 함께, 냉난방 공급 토출압력 감지센서(561) 및 냉난방측 히트펌프 유닛 온도감지센서(562)가 설치되고, 상기 냉난방측 유닛 히트펌프 연결배관(567) 상에는 냉난방측 유닛 히트펌프 온도감지센서(563)가 설치된다.On the heating/cooling side heat pump
상기 냉난방 부하펌프(590)는 상기 축열조(596)와 상기 실내유닛(502) 사이인 상기 축열 유닛 연결배관(594) 상에 배치되어, 상기 축열조(596)와 상기 실내유닛(502) 사이에서의 순환유체를 유동시키는 것이다.The cooling and
상기 토출압력 감지센서(551, 561, 591)는 상기 냉난방 공급펌프(560), 상기 냉난방 부하펌프(590) 및 상기 냉난방 지열원펌프(550) 중 적어도 하나의 토출압력을 감지하는 것으로서, 상기 냉난방 공급 토출압력 감지센서(561) 및 냉난방 지열원 토출압력 감지센서(551)와 함께, 냉난방 부하 토출압력 감지센서(591)를 더 포함한다.The discharge pressure sensor (551, 561, 591) detects the discharge pressure of at least one of the cooling/
상기 냉난방 부하 토출압력 감지센서(591)는 상기 축열 유닛 연결배관(594) 상에서 상기 냉난방 부하펌프(590)의 토출단 쪽에 배치되어 상기 냉난방 부하펌프(590)의 토출압력을 감지하는 것이다.The cooling/heating load discharge pressure sensor 591 is disposed on the discharge end side of the cooling/
상기 자동제어부재(570)는 냉난방용 압축기(511)의 출력, 상기 토출압력 감지센서(551, 561, 591)에서 감지된 토출압력 및 상기 외기온도 감지센서(575)에서 감지된 외기온도를 이용하여, 상기 냉난방 공급펌프(560), 상기 냉난방 부하펌프(590) 및 상기 냉난방 지열원펌프(550) 중 적어도 하나의 출력을 제어하는 것이다.The
상기와 같이, 상기 복합 매개변수 연산방식의 인공지능형 지열시스템(500)이 상기 실내유닛(502)과, 상기 지중열교환부재(503)와, 상기 냉난방 지열히트펌프(510)와, 상기 축열조(596)와, 상기 냉난방 공급펌프(560)와, 상기 냉난방 부하펌프(590)와, 상기 냉난방 지열원펌프(550)와, 상기 토출압력 감지센서(551, 561, 591)와, 상기 외기온도 감지센서(575)와, 상기 자동제어부재(570)를 포함함에 따라, 상기 복합 매개변수 연산방식의 인공지능형 지열시스템(500)에서의 부하변동이나 사용환경의 변화에 따라, 상기 복합 매개변수 연산방식의 인공지능형 지열시스템(500)을 구성하는 각종 펌프의 반송동력을 능동적으로 제어할 수 있게 되므로, 상기 복합 매개변수 연산방식의 인공지능형 지열시스템(500)의 효율이 향상될 수 있게 됨과 함께, 상기 축열조(596)를 통한 축열이 가능해지고, 상기 축열조(596)가 수요처에 대한 냉난방 공급을 위한 버퍼(buffer)로서 기능할 수 있게 된다.As described above, the artificial intelligent
상기에서 본 발명은 특정한 실시예에 관하여 도시되고 설명되었지만, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 알 수 있을 것이다. 그렇지만 이러한 수정 및 변형 구조들은 모두 본 발명의 권리범위 내에 포함되는 것임을 분명하게 밝혀두고자 한다.In the above, the present invention has been shown and described with respect to specific embodiments, but those of ordinary skill in the art variously modify the present invention within the scope not departing from the spirit and scope of the present invention described in the following claims. And it will be appreciated that it can be changed. However, it is intended to clearly reveal that all of these modifications and variations are included within the scope of the present invention.
본 발명의 일 측면에 따른 복합 매개변수 연산방식의 인공지능형 지열시스템에 의하면, 지열시스템의 효율이 향상될 수 있도록, 상기 지열시스템의 부하변동이나 사용환경의 변화에 따라 상기 지열시스템을 구성하는 펌프의 반송동력을 능동적으로 제어할 수 있으므로, 그 산업상 이용가능성이 높다고 하겠다.According to the artificial intelligence geothermal system with a complex parameter calculation method according to an aspect of the present invention, a pump constituting the geothermal system according to a change in load of the geothermal system or a change in the use environment so that the efficiency of the geothermal system can be improved It is possible to actively control the transport power of the vehicle, so it can be said that its industrial applicability is high.
100 : 복합 매개변수 연산방식의 인공지능형 지열시스템
101 : 급탕공급유닛
102 : 실내유닛
103 : 지중열교환부재
104 : 공급헤더
105 : 환수헤더
110 : 냉난방 지열히트펌프
111 : 냉난방용 압축기
120 : 급탕 지열히트펌프
121 : 급탕용 압축기
130 : 급탕 공급펌프
132 : 급탕측 히트펌프 유닛 온도감지센서
133 : 급탕측 유닛 히트펌프 온도감지센서
134 : 급탕측 히트펌프 유닛 연결배관
135 : 급탕측 유닛 히트펌프 연결배관
140 : 급탕 지열원펌프
142 : 급탕측 헤더 히트펌프 온도감지센서
143 : 급탕측 히트펌프 헤더 온도감지센서
144 : 급탕측 헤더 히트펌프 연결배관
145 : 급탕측 히트펌프 헤더 연결배관
146 : 열원 삼방밸브
147 : 삼방 우회배관
150 : 냉난방 지열원펌프
152 : 냉난방측 헤더 히트펌프 온도감지센서
153 : 냉난방측 히트펌프 헤더 온도감지센서
154 : 냉난방측 헤더 히트펌프 연결배관
155 : 냉난방측 히트펌프 헤더 연결배관
160 : 냉난방 공급펌프
162 : 냉난방측 히트펌프 유닛 온도감지센서
163 : 냉난방측 유닛 히트펌프 온도감지센서
164 : 냉난방측 히트펌프 유닛 연결배관
167 : 냉난방측 유닛 히트펌프 연결배관
131, 141, 151, 161 : 토출압력 감지센서
170 : 자동제어부재
175 : 외기온도 감지센서100: artificial intelligence geothermal system with complex parameter calculation method
101: hot water supply unit
102: indoor unit
103: underground heat exchange member
104: supply header
105: return header
110: cooling and heating geothermal heat pump
111: air conditioning compressor
120: hot water geothermal heat pump
121: compressor for hot water supply
130: hot water supply pump
132: hot water side heat pump unit temperature sensing sensor
133: water supply side unit heat pump temperature sensing sensor
134: water supply side heat pump unit connection pipe
135: water supply side unit heat pump connection pipe
140: hot water geothermal source pump
142: header heat pump temperature sensing sensor on the hot water side
143: Heat pump header temperature sensing sensor on the hot water side
144: header heat pump connection pipe on the hot water side
145: water supply side heat pump header connection pipe
146: heat source three-way valve
147: three-way bypass pipe
150: cooling and heating geothermal source pump
152: header heat pump temperature sensing sensor on the heating and cooling side
153: Heat pump header temperature sensing sensor on the heating and cooling side
154: Heating and cooling header heat pump connection pipe
155: Heating and cooling side heat pump header connection pipe
160: cooling and heating supply pump
162: cooling and heating side heat pump unit temperature detection sensor
163: cooling and heating unit heat pump temperature sensing sensor
164: Heating and cooling heat pump unit connection pipe
167: Heating and cooling unit heat pump connection pipe
131, 141, 151, 161: discharge pressure sensor
170: automatic control member
175: outdoor temperature sensor
Claims (7)
상기 수요처에 대해 급탕을 공급할 수 있는 급탕공급유닛;
지중과 열교환되면서 지열을 수득하거나 폐열을 버릴 수 있는 지중열교환부재;
상기 실내유닛으로 냉난방을 공급하기 위하여, 상기 지중열교환부재로부터 상기 지열을 수득하거나, 상기 지중열교환부재 쪽으로 상기 폐열을 버릴 수 있고, 냉난방용 압축기를 포함하는 냉난방 지열히트펌프;
상기 급탕공급유닛으로 급탕을 공급하기 위하여, 상기 지중열교환부재로부터 상기 지열을 수득할 수 있고, 급탕용 압축기를 포함하는 급탕 지열히트펌프;
상기 지중열교환부재를 경유한 순환유체가 상기 냉난방 지열히트펌프와 상기 급탕 지열히트펌프 중 적어도 하나 쪽으로 유동되도록 상기 지중열교환부재의 일 측 말단에 형성되는 공급헤더;
상기 냉난방 지열히트펌프와 상기 급탕 지열히트펌프 중 적어도 하나를 경유한 순환유체가 상기 지중열교환부재로 유입되도록 상기 지중열교환부재의 타 측 말단에 형성되는 환수헤더;
상기 냉난방 지열히트펌프와 상기 실내유닛 사이에 배치되어, 상기 냉난방 지열히트펌프와 상기 실내유닛 사이에서의 순환유체를 유동시키는 냉난방 공급펌프;
상기 지중열교환부재와 상기 냉난방 지열히트펌프 사이에 배치되어, 상기 지중열교환부재와 상기 냉난방 지열히트펌프 사이에서의 순환유체를 유동시키는 냉난방 지열원펌프;
상기 급탕 지열히트펌프와 상기 급탕공급유닛 사이에 배치되어, 상기 급탕 지열히트펌프와 상기 급탕공급유닛 사이에서의 순환유체를 유동시키는 급탕 공급펌프;
상기 지중열교환부재와 상기 급탕 지열히트펌프 사이에 배치되어, 상기 지중열교환부재와 상기 급탕 지열히트펌프 사이에서의 순환유체를 유동시키는 급탕 지열원펌프;
상기 냉난방 공급펌프, 상기 냉난방 지열원펌프, 상기 급탕 공급펌프 및 상기 급탕 지열원펌프 중 적어도 하나의 토출압력을 감지하는 토출압력 감지센서;
상기 수요처의 외부 공기의 온도인 외기온도를 감지하는 외기온도 감지센서;
상기 냉난방용 압축기의 출력, 상기 급탕용 압축기의 출력, 상기 토출압력 감지센서에서 감지된 상기 토출압력 및 상기 외기온도 감지센서에서 감지된 상기 외기온도를 이용하여, 상기 냉난방 공급펌프, 상기 냉난방 지열원펌프, 상기 급탕 공급펌프 및 상기 급탕 지열원펌프 중 적어도 하나의 출력을 제어하는 자동제어부재;
상기 지중열교환부재와 상기 냉난방 지열히트펌프 사이에 배치되어, 상기 지중열교환부재와 상기 냉난방 지열히트펌프 사이에서의 순환유체의 온도를 감지하는 냉난방측 헤더 히트펌프 온도감지센서;
상기 냉난방 지열히트펌프와 상기 지중열교환부재 사이에 배치되어, 상기 냉난방 지열히트펌프와 상기 지중열교환부재 사이에서의 순환유체의 온도를 감지하는 냉난방측 히트펌프 헤더 온도감지센서;
상기 냉난방 지열히트펌프와 상기 실내유닛 사이에 배치되어, 상기 냉난방 지열히트펌프와 상기 실내유닛 사이에서의 순환유체의 온도를 감지하는 냉난방측 히트펌프 유닛 온도감지센서;
상기 실내유닛과 상기 냉난방 지열히트펌프 사이에 배치되어, 상기 실내유닛과 상기 냉난방 지열히트펌프 사이에서의 순환유체의 온도를 감지하는 냉난방측 유닛 히트펌프 온도감지센서;
상기 지중열교환부재와 상기 급탕 지열히트펌프 사이에 배치되어, 상기 지중열교환부재와 상기 급탕 지열히트펌프 사이에서의 순환유체의 온도를 감지하는 급탕측 헤더 히트펌프 온도감지센서;
상기 급탕 지열히트펌프와 상기 지중열교환부재 사이에 배치되어, 상기 급탕 지열히트펌프와 상기 지중열교환부재 사이에서의 순환유체의 온도를 감지하는 급탕측 히트펌프 헤더 온도감지센서;
상기 급탕 지열히트펌프와 상기 급탕공급유닛 사이에 배치되어, 상기 급탕 지열히트펌프와 상기 급탕공급유닛 사이에서의 순환유체의 온도를 감지하는 급탕측 히트펌프 유닛 온도감지센서;
상기 급탕공급유닛과 상기 급탕 지열히트펌프 사이에 배치되어, 상기 급탕공급유닛과 상기 급탕 지열히트펌프 사이에서의 순환유체의 온도를 감지하는 급탕측 유닛 히트펌프 온도감지센서;
상기 냉난방 지열히트펌프로부터 상기 지중열교환부재 쪽으로 유동되는 순환유체 중 적어도 일부가 상기 급탕 지열히트펌프 쪽으로 유동되도록 조절할 수 있는 열원 삼방밸브; 및
상기 열원 삼방밸브로부터 연장되고, 상기 공급헤더와 상기 급탕 지열히트펌프를 구성하는 열원측 열교환기를 연결하는 배관에 연결되는 삼방 우회배관;을 포함하고,
상기 토출압력 감지센서는
상기 냉난방 공급펌프의 토출단 쪽에 배치되어 상기 냉난방 공급펌프의 토출압력을 감지하는 냉난방 공급 토출압력 감지센서와,
상기 냉난방 지열원펌프의 토출단 쪽에 배치되어 상기 냉난방 지열원펌프의 토출압력을 감지하는 냉난방 지열원 토출압력 감지센서와,
상기 급탕 공급펌프의 토출단 쪽에 배치되어 상기 급탕 공급펌프의 토출압력을 감지하는 급탕 공급 토출압력 감지센서와,
상기 급탕 지열원펌프의 토출단 쪽에 배치되어 상기 급탕 지열원펌프의 토출압력을 감지하는 급탕 지열원 토출압력 감지센서를 포함하고,
상기 자동제어부재는
상기 냉난방용 압축기의 출력, 상기 급탕용 압축기의 출력, 상기 냉난방측 헤더 히트펌프 온도감지센서의 온도 감지값, 상기 냉난방측 히트펌프 헤더 온도감지센서의 온도 감지값, 상기 냉난방측 히트펌프 유닛 온도감지센서의 온도 감지값, 상기 냉난방측 유닛 히트펌프 온도감지센서의 온도 감지값, 상기 급탕측 헤더 히트펌프 온도감지센서의 온도 감지값, 상기 급탕측 히트펌프 헤더 온도감지센서의 온도 감지값, 상기 급탕측 히트펌프 유닛 온도감지센서의 온도 감지값, 상기 급탕측 유닛 히트펌프 온도감지센서의 온도 감지값, 상기 냉난방 공급 토출압력 감지센서의 압력 감지값과, 상기 냉난방 지열원 토출압력 감지센서의 압력 감지값과, 상기 급탕 공급 토출압력 감지센서의 압력 감지값과, 상기 급탕 지열원 토출압력 감지센서의 압력 감지값과, 상기 외기온도 감지센서의 온도 감지값을 입력받는 내부정보 입력부와,
상기 내부정보 입력부를 통해 입력된 정보를 이용하여 상기 냉난방 공급펌프, 상기 냉난방 지열원펌프, 상기 급탕 공급펌프 및 상기 급탕 지열원펌프 중 적어도 하나의 출력을 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 제어부는
'펌프출력 = 압축기의 출력 × a + 외기온도 × b + 펌프의 토출압력 × c + 폐열회수 × d + e'의 연산식에 의해 상기 냉난방 공급펌프의 출력을 연산하되,
상기 펌프출력은 상기 냉난방 공급펌프에서 제어 목표가 되는 출력이고,
상기 압축기의 출력은 상기 냉난방용 압축기의 출력이고,
상기 a는 상기 압축기의 출력 비례상수(a≥0)이고,
상기 외기온도는 상기 외기온도 감지센서에 의한 온도 감지값이고,
상기 b는 외기온도 비례상수(냉방 시에는 '+값', 난방 시에는 '-값')이고,
상기 펌프의 토출압력은 상기 냉난방 공급펌프의 토출압력(상기 냉난방 공급 토출압력 감지센서에 의한 감지값)이고,
상기 c는 토출압력 비례상수(c≥0 또는 c<0)이고,
상기 폐열회수는 상기 냉난방 지열히트펌프가 상기 수요처에 대해 냉방을 제공하고, 상기 급탕 지열히트펌프가 작동 중인 경우에, 상기 열원 삼방밸브가 상기 삼방 우회배관을 여는 정도(0 내지 100%)이고,
상기 d는 폐열회수 비례상수(d≤0)이고,
상기 e는 보정계수이고,
상기 수요처의 냉난방 부하나 급탕 부하가 상대적으로 적거나, 상기 수요처에 대해 요구되는 양만큼 냉난방이 수행되어 상기 수요처의 실내온도가 설정온도에 상대적으로 가까워진 경우, 상기 냉난방 지열히트펌프의 출력을 감소시키게 되면, 상기 냉난방용 압축기의 압축비가 함께 축소되어 상기 냉난방 지열히트펌프에서의 부하측 및 열원측의 열교환 용량이 감소되고, 상기 냉난방 지열히트펌프로 진출되는 순환유체의 온도차가 감소되어 버리게 되는데, 이 때 상기 제어부가 상기 냉난방 공급펌프의 출력을 연동시켜 소정 비율로 감소시켜주면, 상기 냉난방 지열히트펌프로 진출되는 순환유체의 온도차는 미리 설정된 양만큼 그대로 유지될 수 있으면서, 상기 냉난방 공급펌프의 소비전력이 상대적으로 절감되고,
상기 외기온도 감지센서에서 감지된 상기 외기온도가 영하 5℃ 이하에서는, 상기 제어부가 급탕 공급온도를 50℃로 공급하고, 상기 외기온도 감지센서에서 감지된 상기 외기온도가 영하 5℃ 초과 상태에서는, 상기 제어부가 상기 외기온도에 연동하여 상기 급탕 공급온도를 점진적으로 낮추어 공급하되,
상기 급탕 공급온도는 '급탕 공급온도 = 50℃ - 외기온도 × f + g (단, 30℃ ≤ 상기 급탕 공급온도 ≤ 50℃)'의 연산식에 의해 연산되고,
상기 f는 급탕시 외기온도 비례상수(f≥0)이고,
상기 g는 급탕시 외기온도 보정계수이고,
겨울철 난방운전의 경우, 난방을 위해 상기 실내유닛으로 공급되는 순환유체의 난방시 온수 공급온도는 '난방시 온수 공급온도 = 60℃ - 외기온도 × h + i (단, 40℃ ≤ 상기 난방시 온수 공급온도 ≤ 60℃)'의 연산식에 의해 연산되고,
상기 h는 난방시 외기온도 비례상수(h≥0)이고,
상기 i는 난방시 외기온도 보정계수이고,
여름철 냉방운전의 경우, 냉방을 위해 상기 실내유닛으로 공급되는 순환유체의 냉방시 냉수 공급온도는 '냉방시 냉수 공급온도 = 15℃ - 외기온도 × j + k (단, 7℃ ≤ 상기 냉방시 냉수 공급온도 ≤ 15℃)'의 연산식에 의해 연산되고,
상기 j는 냉방시 외기온도 비례상수(j≥0)이고,
상기 k는 냉방시 외기온도 보정계수이고,
상기 냉난방 공급펌프의 목표유량은 ''의 연산식에 의해 연산되고,
상기 Q는 상기 냉난방 공급펌프의 목표유량이고,
상기 K는 유량상수이고,
상기 P는 상기 냉난방 공급펌프의 토출압력이고,
상기 냉난방 지열히트펌프가 상기 수요처에 대해 냉방을 제공하고, 상기 급탕 지열히트펌프가 작동 중인 경우에 폐열회수 운전이 수행되고,
상기 폐열회수 운전 중에는, 상기 냉난방 지열히트펌프로부터 상기 지중열교환부재 쪽으로 유동되는 순환유체 중 적어도 일부는 상기 열원 삼방밸브를 경유하여 상기 환수헤더를 통해 상기 지중열교환부재로 유입되고, 상기 냉난방 지열히트펌프로부터 상기 지중열교환부재 쪽으로 유동되는 순환유체 중 나머지가 상기 삼방 우회배관을 통해 상기 급탕 지열히트펌프로 유입되어, 상기 급탕 지열히트펌프의 증발열원이 보강되는 것을 특징으로 하는 복합 매개변수 연산방식의 인공지능형 지열시스템.An indoor unit capable of supplying cooling and heating, which is at least one of cooling and heating, to a consumer;
A hot water supply unit capable of supplying hot water to the customer;
An underground heat exchange member capable of obtaining geothermal heat while exchanging heat with the ground or discarding waste heat;
In order to supply cooling and heating to the indoor unit, a cooling/heating geothermal heat pump including a compressor for cooling and heating, which can obtain the geothermal heat from the underground heat exchange member or discard the waste heat toward the underground heat exchange member;
In order to supply the hot water to the hot water supply unit, the geothermal heat can be obtained from the underground heat exchange member, and the hot water supply geothermal heat pump including a compressor for hot water supply;
A supply header formed at one end of the underground heat exchange member so that the circulating fluid passing through the underground heat exchange member flows toward at least one of the cooling/heating geothermal heat pump and the hot water supply geothermal heat pump;
A water exchange header formed at the other end of the underground heat exchange member so that the circulating fluid passing through at least one of the cooling/heating geothermal heat pump and the hot water geothermal heat pump flows into the underground heat exchange member;
A cooling/heating supply pump disposed between the cooling/heating geothermal heat pump and the indoor unit to flow a circulating fluid between the cooling/heating geothermal heat pump and the indoor unit;
A cooling/heating geothermal heat source pump disposed between the underground heat exchange member and the cooling/heating geothermal heat pump to flow a circulating fluid between the underground heat exchange member and the cooling/heating geothermal heat pump;
A hot water supply pump disposed between the hot water geothermal heat pump and the hot water supply unit to flow a circulating fluid between the hot water geothermal heat pump and the hot water supply unit;
A hot water supply geothermal heat source pump disposed between the underground heat exchange member and the hot water supply geothermal heat pump to flow a circulating fluid between the underground heat exchange member and the hot water supply geothermal heat pump;
A discharge pressure detection sensor configured to detect a discharge pressure of at least one of the cooling/heating supply pump, the cooling/heating geothermal source pump, the hot water supply pump, and the hot water supplying geothermal source pump;
An outside temperature sensor that senses an outside temperature, which is the temperature of the outside air of the customer;
Using the output of the cooling and heating compressor, the output of the hot water compressor, the discharge pressure sensed by the discharge pressure detection sensor, and the outside air temperature sensed by the outside temperature detection sensor, the cooling/heating supply pump, the cooling/heating geothermal source An automatic control member for controlling an output of at least one of a pump, the hot water supply pump, and the hot water supply geothermal pump;
A cooling/heating header heat pump temperature sensor disposed between the underground heat exchange member and the cooling/heating geothermal heat pump and detecting a temperature of a circulating fluid between the underground heat exchange member and the cooling/heating geothermal heat pump;
A cooling/heating heat pump header temperature sensor disposed between the cooling/heating geothermal heat pump and the underground heat exchange member, and sensing a temperature of a circulating fluid between the cooling/heating geothermal heat pump and the underground heat exchange member;
A cooling/heating heat pump unit temperature sensor disposed between the cooling/heating geothermal heat pump and the indoor unit to detect a temperature of a circulating fluid between the cooling/heating geothermal heat pump and the indoor unit;
A cooling/heating unit heat pump temperature sensing sensor disposed between the indoor unit and the cooling/heating geothermal heat pump and sensing a temperature of a circulating fluid between the indoor unit and the cooling/heating geothermal heat pump;
A hot water-side header heat pump temperature sensing sensor disposed between the underground heat exchange member and the hot water geothermal heat pump, and detecting a temperature of a circulating fluid between the underground heat exchange member and the hot water geothermal heat pump;
A water supply side heat pump header temperature sensing sensor disposed between the hot water supply geothermal heat pump and the underground heat exchange member, and configured to sense a temperature of a circulating fluid between the hot water supply geothermal heat pump and the underground heat exchange member;
A temperature sensing sensor of a hot water supply side heat pump unit disposed between the hot water supply geothermal heat pump and the hot water supply unit to detect a temperature of a circulating fluid between the hot water supply geothermal heat pump and the hot water supply unit;
A hot water supply side unit heat pump temperature sensing sensor disposed between the hot water supply unit and the hot water geothermal heat pump, and detecting a temperature of a circulating fluid between the hot water supply unit and the hot water geothermal heat pump;
A heat source three-way valve capable of adjusting at least a portion of the circulating fluid flowing from the cooling/heating geothermal heat pump toward the underground heat exchange member to flow toward the hot water supply geothermal heat pump; And
A three-way bypass pipe extending from the heat source three-way valve and connected to a pipe connecting the supply header and a heat exchanger on the heat source side constituting the hot water supply geothermal heat pump; and
The discharge pressure sensor is
A cooling/heating supply discharge pressure sensor disposed at the discharge end of the cooling/heating supply pump to detect the discharge pressure of the cooling/heating supply pump;
A cooling/heating geothermal heat source discharge pressure detection sensor disposed at the discharge end side of the cooling/heating geothermal heat source pump to detect the discharge pressure of the cooling/heating geothermal heat source pump;
A hot water supply discharge pressure detection sensor disposed at a discharge end of the hot water supply pump to detect a discharge pressure of the hot water supply pump;
And a hot water supply geothermal source discharge pressure detection sensor disposed on the discharge end side of the hot water supply geothermal source pump to detect the discharge pressure of the hot water supply geothermal source pump,
The automatic control member
The output of the cooling and heating compressor, the output of the hot water compressor, the temperature detection value of the header heat pump temperature detection sensor on the heating and cooling side, the temperature detection value of the heat pump header temperature detection sensor on the cooling and heating side, the temperature detection of the heat pump unit on the cooling and heating side The temperature detection value of the sensor, the temperature detection value of the heat pump temperature detection sensor of the heating/cooling unit, the temperature detection value of the header heat pump temperature detection sensor of the hot water supply side, the temperature detection value of the heat pump header temperature detection sensor of the hot water supply side, the hot water supply The temperature detection value of the side heat pump unit temperature detection sensor, the temperature detection value of the hot water supply side unit heat pump temperature detection sensor, the pressure detection value of the cooling/heating supply discharge pressure detection sensor, and the pressure detection of the cooling/heating geothermal source discharge pressure detection sensor An internal information input unit receiving a value, a pressure detection value of the hot water supply discharge pressure sensor, a pressure detection value of the hot water supply geothermal source discharge pressure detection sensor, and a temperature detection value of the outside temperature detection sensor,
And a control unit for controlling an output of at least one of the heating/cooling supply pump, the cooling/heating geothermal source pump, the hot water supply pump, and the hot water supply geothermal source pump using information input through the internal information input unit,
The control unit
Calculate the output of the cooling/heating supply pump by the formula of'pump output = compressor output × a + outside air temperature × b + pump discharge pressure × c + waste heat recovery × d + e',
The pump output is an output that is a control target in the cooling/heating supply pump,
The output of the compressor is the output of the cooling and heating compressor,
A is the output proportional constant of the compressor (a≥0),
The outside temperature is a temperature detection value by the outside temperature sensor,
B is the outside temperature proportionality constant ('+ value' for cooling and'-value' for heating),
The discharge pressure of the pump is the discharge pressure of the cooling/heating supply pump (a value detected by the cooling/heating supply discharge pressure sensor),
C is the discharge pressure proportional constant (c≥0 or c<0),
The waste heat recovery is a degree (0 to 100%) that the heat source three-way valve opens the three-way bypass pipe when the cooling and heating geothermal heat pump provides cooling to the customer, and the hot water geothermal heat pump is operating,
D is the waste heat recovery proportional constant (d≤0),
E is a correction factor,
When the cooling/heating load or hot water supply load of the customer is relatively small, or when the indoor temperature of the customer is relatively close to the set temperature by performing cooling and heating by the amount required for the customer, the output of the cooling/heating geothermal heat pump is reduced. Then, the compression ratio of the cooling/heating compressor is reduced together, the heat exchange capacity of the load side and the heat source side of the cooling/heating geothermal heat pump is reduced, and the temperature difference of the circulating fluid advancing to the cooling/heating geothermal heat pump is reduced. When the control unit reduces the output of the cooling/heating supply pump by a predetermined ratio by interlocking with the output of the cooling/heating supply pump, the temperature difference of the circulating fluid entering the cooling/heating geothermal heat pump can be maintained as it is by a preset amount, while the power consumption of the cooling/heating supply pump is reduced. Relatively savings,
When the outside temperature detected by the outside temperature sensor is below -5℃, the controller supplies the hot water supply temperature to 50℃, and when the outside temperature detected by the outside temperature sensor is above -5℃, The control unit gradually lowers and supplies the hot water supply temperature in connection with the outside air temperature,
The hot water supply temperature is calculated by an equation of'hot water supply temperature = 50°C-outside air temperature × f + g (however, 30°C ≤ the hot water supply temperature ≤ 50°C)',
F is the outdoor temperature proportionality constant during hot water supply (f≥0),
Wherein g is the outside temperature correction coefficient during hot water supply,
In the case of winter heating operation, the hot water supply temperature during heating of the circulating fluid supplied to the indoor unit for heating is'hot water supply temperature during heating = 60℃-outside temperature × h + i (however, 40℃ ≤ hot water during heating) Supply temperature ≤ 60℃)',
Wherein h is the outside temperature proportional constant during heating (h≥0),
Wherein i is the outside temperature correction coefficient during heating,
In the case of cooling operation in summer, the cold water supply temperature when cooling the circulating fluid supplied to the indoor unit for cooling is'Cold water supply temperature during cooling = 15°C-outside air temperature × j + k (however, 7°C ≤ cold water when cooling) Supply temperature ≤ 15℃)',
J is the outside temperature proportionality constant during cooling (j≥0),
K is the outside temperature correction coefficient during cooling,
The target flow rate of the heating and cooling supply pump is' Is calculated by the formula of',
Q is the target flow rate of the heating and cooling supply pump,
K is the flow rate constant,
P is the discharge pressure of the heating and cooling supply pump,
When the cooling/heating geothermal heat pump provides cooling to the customer, and the hot water geothermal heat pump is in operation, a waste heat recovery operation is performed,
During the waste heat recovery operation, at least some of the circulating fluid flowing from the cooling/heating geothermal heat pump toward the underground heat exchange member is introduced into the underground heat exchange member through the water return header via the heat source three-way valve, and the cooling/heating geothermal heat pump The rest of the circulating fluid flowing toward the underground heat exchange member is introduced into the hot water supply geothermal heat pump through the three-way bypass pipe, and the evaporation heat source of the hot water supply geothermal heat pump is reinforced. Intelligent geothermal system.
상기 자동제어부재는 상기 수요처가 위치된 지역의 기상자료를 외부 통신망을 통해 수신하여, 상기 기상자료를 이용하여, 상기 냉난방 공급펌프, 상기 냉난방 지열원펌프, 상기 급탕 공급펌프 및 상기 급탕 지열원펌프 중 적어도 하나의 출력을 제어하는 것을 특징으로 하는 복합 매개변수 연산방식의 인공지능형 지열시스템.The method of claim 1,
The automatic control member receives the meteorological data of the region where the customer is located through an external communication network, and uses the meteorological data to provide the cooling and heating supply pump, the cooling and heating geothermal source pump, the hot water supply pump, and the hot water geothermal source pump. Artificial intelligence geothermal system of a complex parameter calculation method, characterized in that controlling the output of at least one of.
상기 복합 매개변수 연산방식의 인공지능형 지열시스템은
상기 냉난방 지열히트펌프와 상기 실내유닛 사이에 배치되어, 상기 냉난방 지열히트펌프로부터 상기 실내유닛으로 유동되는 순환유체 중의 열기 또는 냉기를 축열할 수 있는 축열조;를 포함하는 복합 매개변수 연산방식의 인공지능형 지열시스템.The method of claim 1,
The artificial intelligence geothermal system of the complex parameter calculation method
A heat storage tank disposed between the cooling/heating geothermal heat pump and the indoor unit and capable of accumulating hot or cold air in the circulating fluid flowing from the cooling/heating geothermal heat pump to the indoor unit; Geothermal system.
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X091 | Application refused [patent] | ||
AMND | Amendment | ||
X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
GRNT | Written decision to grant |