KR102269259B1 - 물 넘침을 방지하기 위한 개방형 지열 히트펌프 시스템 - Google Patents

물 넘침을 방지하기 위한 개방형 지열 히트펌프 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 물 넘침을 방지하기 위한 개방형 지열 히트펌프 시스템에 관한 것이다. 상기 개방형 지열 히트펌프 시스템은, 지중에 설치되는 개방형 지중열교환기; 지하수와 1차측 열매체 사이의 열교환이 이루어지는 열교환기; 상기 개방형 지중열교환기와 상기 열교환기 사이에 연결되어 상기 개방형 지중열교환기로 지하수를 공급하는 개방형 유입유로; 상기 개방형 지중열교환기와 상기 열교환기 사이에 연결되어, 지중의 열을 흡수한 지하수를 상기 열교환기로 공급하는 개방형 유출유로; 1차측 열매체와의 열교환을 통해 사용자측으로 열을 공급하는 히트펌프; 지하수와 1차측 열매체의 순환을 제어하는 제어부; 를 포함하고, 상기 개방형 지중열교환기에는 지면에 인접하여 수위센서가 설치되고, 상기 제어부는 상기 수위센서에서 감지되는 수위에 따라 지하수의 순환을 제어한다.
이러한 구성에 따르면, 개방형의 지열공에서 물 넘침 현상과 그에 따른 수위 저하를 효과적으로 방지할 수 있는 개방형 지열 히트펌프 시스템을 제공할 수 있다.

Description

물 넘침을 방지하기 위한 개방형 지열 히트펌프 시스템 {Geothermal heat pump system for preventing water overflow}
본 발명은 물 넘침을 방지하기 위한 개방형 지열 히트펌프 시스템에 관한 것이다.
최근 화석에너지에 의한 이산화탄소 배출량이 지구환경 문제로 크게 부각되면서 화석에너지의 사용을 줄이기 위한 다양한 방법들이 개발되고 있으며, 그 일환으로 지중에 열교환기를 설치하고, 이 지중 열교환기에 열매체를 순환시킴으로써 건물의 냉난방에 필요한 에너지를 지열로부터 공급받는 지열 히트펌프 시스템이 개발되어 사용되고 있다.
지중 온도는 사계절 변함없이 17 내지 18℃의 온도를 연중 유지하므로, 지하수를 양수하고 히트펌프를 사용하여 열을 이용하면 온도차에 따른 열량 확보가 가능하다. 히트펌프에서 열교환되어 데워지거나 차가워진 지하수 또는 열매체는 지하로 유입되어 다시 지중과 열교환 되므로, 이러한 사이클이 지속적으로 유지될 수 있다. 이러한 원리를 이용한 시설이 지열 히트 펌프시스템이다.
지열 히트펌프 시스템에서 땅속에 위치하는 지중열교환기는 크게 밀폐형과 개방형으로 구분된다.
밀폐형은 땅속으로 천공되는 지열공 내부에 열교환용 폴리에칠렌관을 U자형으로 설치하고 관 내부로 열매체를 순환시켜, 열매체와 지중의 열을 교환할 수 있도록 한 것이다.
개방형은 지열공이 일반 지하수 관정과 유사하나 심정펌프에 의해 양수된 지하수를 지상에 설치된 히트펌프에서 열교환시킨 다음, 열교환된 지하수를 다시 지열공 내부로 환수시켜 지중 열을 교환할 수 있도록 한 것이다.
개방형은 각각의 지열공 마다 심정펌프의 양정 차이, 배관 길이 및 경로의 차이 등으로 인해 압력차가 발생한다. 각각의 지열공에 압력차가 발생하여 지열공이 토출한 유량보다 환수 유량이 많으면, 지하수 넘침 현상이 발생하고, 토출한 유량보다 환수한 유량이 적으면 수위 저하가 발생한다.
각각의 지열공에서 물 넘침이 발생할 경우, 주변 공간 훼손, 인근 주택에서 민원 발생, 주변 토사유출 및 지하수 고갈의 문제가 야기되고, 넘친 지하수에 의해 지열공의 수위 저하가 발생할 경우 심정펌프로 지하수 유입이 되지 않아 과열로 인한 모터 손상 등의 문제가 야기된다.
일부 현장에서는 실외에 지열공을 천공하기 위한 공간이 부족하여 건물 부지의 지하에 지열공을 천공하는 경우도 있는데, 이 경우 지열공에서 물 넘침이 발생하면 건물의 실내로 물이 많은 양의 물이 유입되어 실내 공간 훼손 등 심각한 문제가 야기될 수 있다.
등록특허 10-1403041호
따라서, 본 발명은 상기 사정을 감안하여 발명한 것으로, 개방형의 지열공에서 물 넘침 현상과 그에 따른 수위 저하를 효과적으로 방지할 수 있는 개방형 지열 히트펌프 시스템을 제공하고자 함에 목적이 있다.
상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명에 따른 개방형 지열 히트펌프 시스템은, 지중에 설치되는 개방형 지중열교환기; 지하수와 1차측 열매체 사이의 열교환이 이루어지는 열교환기; 상기 개방형 지중열교환기와 상기 열교환기 사이에 연결되어 상기 개방형 지중열교환기로 지하수를 공급하는 개방형 유입유로; 상기 개방형 지중열교환기와 상기 열교환기 사이에 연결되어, 지중의 열을 흡수한 지하수를 상기 열교환기로 공급하는 개방형 유출유로; 1차측 열매체와의 열교환을 통해 사용자측으로 열을 공급하는 히트펌프; 지하수와 1차측 열매체의 순환을 제어하는 제어부; 를 포함하고, 상기 개방형 지중열교환기에는 지면에 인접하여 수위센서가 설치되고, 상기 제어부는 상기 수위센서에서 감지되는 수위에 따라 지하수의 순환을 제어한다.
또한, 상기 개방형 유입유로와 연결되어 지하수를 저장하는 지하수 저장탱크; 상기 개방형 유입유로와 상기 지하수 저장탱크를 연결하는 연결유로; 상기 개방형 유입유로와 상기 연결유로의 연결지점에 설치되는 삼방밸브; 를 포함하고, 상기 수위센서에서 감지되는 수위에 따라 상기 제어부는 상기 삼방밸브에서 상기 개방형 지중열교환기측 유로를 차단하고 지하수를 상기 개방형 유입유로에서 상기 연결유로를 통해 상기 지하수 저장탱크로 유도한다.
또한, 상기 수위센서는, 지면 아래 가장 하부에 설치되는 제1 수위센서; 상기 제1 수위센서의 상부에 설치되는 제2 수위센서; 를 포함하고, 상기 제1 수위센서에서 수위가 감지될 때, 상기 개방형 지열 히트펌프 시스템은 정상 작동되고, 상기 제2 수위센서에서 수위가 감지될 때, 상기 제어부는 상기 삼방밸브에서 상기 개방형 지중열교환기측 유로를 차단하고 지하수를 상기 개방형 유입유로에서 상기 연결유로를 통해 상기 지하수 저장탱크로 유도한다.
또한, 상기 제2 수위센서의 상부에 지면 높이에 설치되는 제3 수위센서; 를 포함하고, 상기 제3 수위센서에서 수위가 감지될 때, 상기 제어부는 상기 개방형 지중열교환기 내부에 설치되어 지하수를 상기 열교환기로 공급하는 심정펌프의 작동을 중지한다.
또한, 상기 개방형 지중열교환기의 상단부는 지면에서 소정 높이만큼 돌출되도록 설치되어 지하수의 수위 상승에 의한 물 넘침을 방지한다.
본 발명에 따르면, 개방형의 지열공에서 물 넘침 현상과 그에 따른 수위 저하를 효과적으로 방지할 수 있는 개방형 지열 히트펌프 시스템을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 개방형 지열 히트펌프 시스템의 구성을 도시하는 도면이다.
도 2는 도 1의 지열 히트펌프 시스템에서 물 넘침을 방지하기 위한 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 2에서 지열공의 수위가 부족할 때 지하수 저장탱크로부터 지열공으로 지하수가 추가로 공급되는 상태를 도시하는 도면이다.
도 4는 도 2의 제1 수위센서에서 수위가 감지될 때 지하수의 흐름을 도시하는 도면이다.
도 5는 도 2의 제2 수위센서에서 수위가 감지될 때 지하수의 흐름을 도시하는 도면이다.
도 6은 도 2의 제3 수위센서에서 수위가 감지될 때 지하수의 흐름을 도시하는 도면이다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 각 도면의 구성요소들에 대해 참조부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 개방형 지열 히트펌프 시스템의 구성을 도시하는 도면이다. 도 2는 도 1의 지열 히트펌프 시스템에서 물 넘침을 방지하기 위한 구성을 설명하기 위한 도면이다. 도 3은 도 2에서 지열공의 수위가 부족할 때 지하수 저장탱크로부터 지열공으로 지하수가 추가로 공급되는 상태를 도시하는 도면이다. 도 4는 도 2의 제1 수위센서에서 수위가 감지될 때 지하수의 흐름을 도시하는 도면이다. 도 5는 도 2의 제2 수위센서에서 수위가 감지될 때 지하수의 흐름을 도시하는 도면이다. 도 6은 도 2의 제3 수위센서에서 수위가 감지될 때 지하수의 흐름을 도시하는 도면이다.
도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명의 개방형 지열 히트펌프 시스템은 개방형 지중열교환기(110), 열교환기(140), 히트펌프(160), 하이브리드 탱크(150), 지하수 저장탱크(130), 수위센서(115, 116, 117), 제어부(190) 등을 포함한다.
개방형 지중열교환기(110)는 천공된 지열공 내부에 배치되는 심정펌프(111)에 의해 양수된 지하수를 지상에서 열교환시킨 다음, 열교환된 지하수를 다시 지열공 내부로 환수시켜 지중의 열을 흡수하기 위한 것이다. 본 실시예에서, 개방형 지중열교환기(110)는 400m×4공이 설치될 수 있다.
열교환기(140)는 개방형 지중열교환기(110)와 하이브리드 탱크(150) 사이에 위치하고, 지하수와 1차측(열원측) 열매체 사이의 열교환이 이루어진다. 개방형 지중열교환기(110)에서 지중의 열을 흡수한 지하수는 열교환기(140)로 공급되어 1차측 열매체에 열을 전달하고, 지하수의 열을 흡수한 1차측 열매체는 하이브리드 탱크(150)로 열을 전달한다. 이는 지하수의 오염물질이 하이브리드 탱크(150)로 직접 유입되는 것을 방지하고 열교환 순환을 지속적으로 할 수 있도록 한다.
개방형 유입유로(121)는 개방형 지중열교환기(110)와 열교환기(140) 사이에 연결되어 개방형 지중열교환기(110)로 지하수를 공급한다. 개방형 유입유로(121)에는 분배기(123)가 배치되어, 복수의 개방형 지중열교환기(110)로 지하수를 선택적으로 공급할 수 있다.
개방형 유출유로(122)는 개방형 지중열교환기(110)와 열교환기(140) 사이에 연결되어, 지중의 열을 흡수한 개방형 지중열교환기(110) 내의 지하수를 열교환기(140)로 공급한다. 개방형 유출유로(122)에는 분배기(124)가 배치되어, 복수의 개방형 지중열교환기(110)에서 유출된 지하수를 열교환기(140)로 이송할 수 있다.
히트펌프(160)는 1차측(열원측) 열매체와 2차측(사용자측) 열매체 사이의 열교환을 통해 사용자측으로 열(온열 또는 냉열)을 공급한다. 사용자측의 2차측 열매체는 2차측 유입유로(171)를 통해 히트펌프(160)로 유입되어 열을 얻은 후, 2차측 유출유로(172)를 통해 사용자측에 열을 전달한다. 2차측 열매체는 공기 또는 물이 될 수 있다.
하이브리드 탱크(150)는 열교환기(140)와 히트펌프(160)의 사이에 위치하고, 열교환기(140)로부터의 열을 흡수 및 저장하는 기능을 한다. 하이브리드 탱크(150)에 저장된 열은 히트펌프(160)에서 2차측 열매체와 열교환된다.
개방형 지중열교환기(110)로부터의 열을 회수하여 저장하는 하이브리드 탱크(150)는 수용공간이 형성된 탱크 형상으로 이루어지고, 내부에는 열을 흡수 및 저장하는 축열제가 충전된다. 이러한 축열제는 온도에 따라 상변화를 일으키는 상변화물질(phase change materials, PCM)이 될 수 있다.
상변화물질은 1차측 열매체의 온도를 고려하여 10 ~ 25℃의 온도 범위에서 상변화를 일으키는 공지된 상변화물질 중에서 선택되고, 바람직하게는 10 ~ 25℃의 온도 범위에서 상변화되면서 다른 종류의 상변화물질에 비해 잠열량(231 kJ/kg)이 높은 n-Hexadecane(예를 들면, PARAFOL 16 ~ 97)이 사용될 수 있다.
n-Hexadecane은 일정한 지열 온도 전후의 온도 범위(10 ~ 25℃)에서 안정적으로 상변화되면서 잠열량이 높다. 이와 같이 잠열량이 높은 상변화물질을 사용하는 경우 충전량을 줄일 수 있는 동시에 소형화를 이룰 수 있다.
하이브리드 탱크(150)의 내부에 충전되는 상변화물질(PCM)로서 n-Hexadecane만 사용해도 충분한 성능이 담보되지만, 본 발명에서는 상변화물질(PCM)의 열확산 성능을 향상시키기 위해 n-Hexadecane에 탄소분말을 혼합하여 사용한다.
상변화물질(PCM)을 하이브리드 탱크(150)의 내부에 충전할 때에는 원통형(또는 5각형, 6각형, 8각형)으로 형성된 외주면에 다수 개의 주름(또는 나선형 돌기)이 형성된 신축성 캡슐의 내부에 일정 양의 상변화물질(PCM)을 넣은 상태로 충전한다. 이와 같이, 상변화물질(PCM)을 원통 형상의 신축성 캡슐 내부에 넣고 사용하면 상변화물질(PCM)이 반복하여 상변화를 일으키더라도 손실 없이 일정한 축열 성능이 담보될 수 있다.
열매체 유입유로(151)는 열교환기(140)와 하이브리드 탱크(150) 사이에 연결되어 하이브리드 탱크(150)로 1차측 열매체를 공급한다. 열매체 유입유로(151)에는 팽창탱크(145)가 설치될 수 있다.
열매체 유출유로(152)는 열교환기(140)와 하이브리드 탱크(150) 사이에 연결되어 하이브리드 탱크(150)에서 열교환된 1차측 열매체를 유출한다.
1차측 유입유로(161)는 하이브리드 탱크(150)와 히트펌프(160) 사이에 연결되어, 하이브리드 탱크(150)에서 잠열을 회수한 1차측 열매체를 히트펌프(160)로 공급한다.
1차측 유출유로(162)는 하이브리드 탱크(150)와 히트펌프(160) 사이에 연결되어 히트펌프(160)에서 2차측 열매체와 열교환된 1차측 열매체를 유출하고, 1차측 열매체는 다시 하이브리드 탱크(150)로 유입된다.
제어부(190)는 각종 밸브, 유로 또는 펌프(146, 155) 등의 제어를 통해 지하수, 1차측 열매체 및 2차측 열매체의 순환을 제어한다.
개방형 지중열교환기(110)에서는 심정펌프(111)의 양정 차이, 배관 길이 및 경로의 차이 등으로 인해 압력차가 발생하고, 이로 인해 물 넘침이 발생할 수 있다. 본 발명에서는 개방형 지중열교환기(110)에서 물 넘침을 미연에 방지하기 위해, 수위센서(115, 116, 117), 삼방밸브(131), 지하수 저장탱크(130) 등의 구성을 포함한다.
수위센서(115, 116, 117)는 지면에 인접하여 개방형 지중열교환기(110) 내에 설치된다. 제1 수위센서(115)는 지면(10) 아래 가장 하부에 예를 들어, 지면(10)에서 300~500mm 아래에 설치될 수 있다. 제2 수위센서(116)는 제1 수위센서(115)의 상부에 예를 들어, 지면(10)에서 50~150mm 아래에 설치될 수 있다. 제3 수위센서(117)는 제2 수위센서(116)의 상부에, 예를 들어, 지면(10) 높이에 설치될 수 있다. 여기서, 지면(10)은 개방형 지중열교환기(110)가 설치되는 기계실 바닥이 될 수 있다.
지하수 저장탱크(130)는 개방형 유입유로(121)와 연결되어 개방형 유입유로(121)를 통해 유동하는 지하수를 저장한다. 연결유로(132)는 개방형 유입유로(110)와 지하수 저장탱크(130)를 연결한다. 삼방밸브(131)는 개방형 유입유로(110)와 연결유로(132)의 연결지점에 설치된다.
제어부(190)는 수위센서(115, 116, 117)에서 감지되는 수위에 따라 삼방밸브(131)에서 개방형 지중열교환기(110)측 유로를 차단하고 지하수를 개방형 유입유로(121)에서 연결유로(132)를 통해 지하수 저장탱크(130)로 유도한다.
이하에서는, 도 3 내지 도 6을 참조하여 개방형 지중열교환기(110) 내의 지하수의 수위에 따른 본 발명의 개방형 지열 히트펌프 시스템의 작동을 설명하기로 한다.
도 3을 참조하면, 제1 수위센서(115)에서 수위가 검출되지 않아서, 개방형 지중열교환기(110) 내의 수위는 제1 수위센서(115) 아래에 있다.
제어부(190)는 개방형 유입유로(121)를 통해 지하수를 개방형 지중열교환기(110) 내로 공급하고, 지열을 흡수한 지하수는 개방형 유출유로(122)를 통해 열교환기(140)로 공급되는 정상 작동이 이루어지도록 한다. 도면에서, 굵은선은 지하수의 흐름을 나타낸다.
이때, 제어부(190)는 제1 수위센서(115)에서 수위가 검출되지 않는 상태를 지하수 부족으로 판단하고, 지하수 저장탱크(130) 내의 지하수를 연결유로(132)를 통해 개방형 지중열교환기(110) 내로 추가로 공급할 수 있다.
많은 열교환을 통해 개방형 지중열교환기(110) 내의 지하수 온도가 상승했을 경우, 개방형 지중열교환기(110) 내로 새로운 지하수를 유입하기 위해 지하수 저장탱크(130) 내의 지하수가 개방형 지중열교환기(110)로 공급될 수도 있다.
도 4를 참조하면, 제1 수위센서(115)에서 수위가 검출되어, 제어부(190)는 개방형 지중열교환기(110) 내의 수위가 제1 수위센서(115) 정도인 것으로 판단한다. 여기서, 제1 수위센서(115)에서 수위가 검출된다는 것은 제1 수위센서(115)의 상부에 있는 제2 수위센서(116)나 제3 수위센서(117)에서는 수위가 검출되지 않는다는 것을 의미한다.
제1 수위센서(115)에서 수위가 검출되는 것을 정상 상태로 판단하고, 제어부(190)는 개방형 유입유로(121)를 통해 지하수를 개방형 지중열교환기(110) 내로 공급하고, 지열을 흡수한 지하수는 개방형 유출유로(122)를 통해 열교환기(140)로 공급되는 정상 작동이 이루어지도록 한다.
제1 수위센서(115)에서 수위가 검출되지 않다가 이후에 제1 수위센서(115)에서 수위가 검출되면, 제어부(190)는 도 3을 참조하여 설명했던 개방형 지중열교환기(110) 내의 지하수 부족이 해소된 것으로 판단하고, 지하수 저장탱크(130)에서 개방형 지중열교환기(110)로의 지하수 공급은 중단한다.
도 5를 참조하면, 제2 수위센서(116)에서 수위가 검출되어, 제어부(190)는 개방형 지중열교환기(110) 내의 수위가 높아 물 넘침이 발생할 수 있는 것으로 판단한다. 여기서, 제2 수위센서(116)에서 수위가 검출된다는 것은 제2 수위센서(116)의 상부에 있는 제3 수위센서(117)에서는 수위가 검출되지 않는다는 것을 의미한다.
제2 수위센서(116)에서 수위가 검출될 때, 제어부(190)는 삼방밸브(131)에서 개방형 지중열교환기(110)측 유로를 차단하고 지하수를 개방형 유입유로(121)에서 연결유로(132)를 통해 지하수 저장탱크(130)로 유도한다. 그에 따라, 개방형 지중열교환기(110) 내로 지하수 공급은 중단된다.
이때, 개방형 지중열교환기(110) 내부에 설치되어 지하수를 열교환기(140)로 공급하는 심정펌프(111)의 작동은 계속되어 지열을 흡수한 지하수는 개방형 유출유로(122)를 통해 열교환기(140)로 공급되고 있다.
도 6을 참조하면, 제3 수위센서(117)에서 수위가 감지되어, 제어부(190)는 개방형 지중열교환기(110) 내의 수위가 높아 물 넘침이 임박한 것으로 판단한다.
이때, 제어부(190)는 심정펌프(111)의 작동을 중지하고, 그에 따라 개방형 지중열교환기(110)와 열교환기(140) 사이의 지하수 순환은 중지된다.
지하수 저장탱크(130)로 지하수가 공급될 때, 지하수 저장탱크(130) 내의 수위는 탱크 수위센서(135)에 의해 검출된다. 지하수 저장탱크(130)에는 배출밸브(133)가 설치되어, 탱크 수위센서(135)의 수위가 소정 높이 이상으로 검출되면, 지하수 저장탱크(130) 내의 지하수는 배출밸브(133)를 통해 배출된다. 그에 따라, 지하수 저장탱크(130) 내의 수위가 저장 한도를 넘어서는 것을 방지할 수 있다.
수위센서(115, 116, 117)의 수위 검출과 제어부(190)의 제어 사이에는 시간차가 있으므로, 제어부(190)의 제어에도 불구하고 개방형 지중열교환기(110)에서 적은 양의 물 넘침이 발생할 수 있다.
본 발명에서 개방형 지중열교환기(110)의 상단부(110a)는 지면에서 소정 높이만큼 돌출되도록 설치되어 지하수의 수위 상승에 의한 물 넘침을 추가로 방지할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 개방형 지열 히트펌프 시스템은 개방형 지중열교환기(110) 내에 설치되는 수위센서(115, 116, 117)의 수위에 따라 지하수 저장탱크(130)로 지하수를 유도하는 등 지하수의 흐름을 능동적으로 제어하므로, 개방형 지중열교환기(110)의 수위 상승에 따른 물 넘침을 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 수위센서(115)에서 검출되는 수위에 따라 개방형 지중열교환기(110) 내의 수위가 부족한 것으로 판단한 경우, 지하수 저장탱크(130) 내의 지하수를 개방형 지중열교환기(110)로 추가 공급하는 것도 가능하다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.
10 : 지면
110 : 지중열교환기
115 : 제1 수위센서
116 : 제2 수위센서
117 : 제3 수위센서
121 : 개방형 유입유로
122 : 개방형 유출유로
123, 124 : 분배기
130 : 지하수 저장탱크
131 : 삼방밸브
132 : 연결유로
135 : 탱크 수위센서
140 : 열교환기
145 : 팽창탱크
146, 155 : 펌프
150 : 하이브리드 탱크
151 : 열매체 유입유로
152 : 열매체 유출유로
160 : 히트펌프
161 : 1차측 유입유로
162 : 1차측 유출유로
171 : 2차측 유입유로
172 : 2차측 유출유로
190 : 제어부

Claims (5)

  1. 개방형 지열 히트펌프 시스템에 있어서,
    지중에 설치되는 개방형 지중열교환기;
    지하수와 1차측 열매체 사이의 열교환이 이루어지는 열교환기;
    상기 개방형 지중열교환기와 상기 열교환기 사이에 연결되어 상기 개방형 지중열교환기로 지하수를 공급하는 개방형 유입유로;
    상기 개방형 지중열교환기와 상기 열교환기 사이에 연결되어, 지중의 열을 흡수한 지하수를 상기 열교환기로 공급하는 개방형 유출유로;
    1차측 열매체와의 열교환을 통해 사용자측으로 열을 공급하는 히트펌프;
    상기 개방형 유입유로와 연결되어 지하수를 저장하는 지하수 저장탱크;
    상기 개방형 유입유로와 상기 지하수 저장탱크를 연결하는 연결유로;
    상기 개방형 유입유로와 상기 연결유로의 연결지점에 설치되는 삼방밸브;
    지하수와 1차측 열매체의 순환을 제어하는 제어부;
    를 포함하고,
    상기 개방형 지중열교환기에는 지면 아래 가장 하부에 설치되는 제1 수위센서와, 상기 제1 수위센서의 상부에 설치되는 제2 수위센서와, 상기 제2 수위센서의 상부에 지면 높이에 설치되는 제3 수위센서가 설치되고,
    상기 제어부는 상기 제1 수위센서에서 수위가 검출되지 않는 상태를 지하수 부족으로 판단하고, 상기 지하수 저장탱크 내의 지하수를 상기 연결유로를 통해 상기 개방형 지중열교환기 내로 공급하고,
    상기 제1 수위센서에서 수위가 감지될 때, 상기 개방형 지열 히트펌프 시스템은 정상 작동되고,
    상기 제2 수위센서에서 수위가 감지될 때, 상기 제어부는 상기 삼방밸브에서 상기 개방형 지중열교환기측 유로를 차단하고 지하수를 상기 개방형 유입유로에서 상기 연결유로를 통해 상기 지하수 저장탱크로 유도하고,
    상기 제3 수위센서에서 수위가 감지될 때, 상기 제어부는 상기 개방형 지중열교환기 내부에 설치되어 지하수를 상기 열교환기로 공급하는 심정펌프의 작동을 중지하는 개방형 지열 히트펌프 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 개방형 지중열교환기의 상단부는 지면에서 소정 높이만큼 돌출되도록 설치되어 지하수의 수위 상승에 의한 물 넘침을 방지하는 개방형 지열 히트펌프 시스템.
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