KR20250022422A - Geothermal cooling and heating system and method using discharged ground water - Google Patents
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Abstract
본 발명은 지열에너지를 이용한 냉난방시 유출 지하수가 가지는 에너지를 추가 활용하는 유출 지하수를 이용한 지열 냉난방 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따른 유출 지하수를 이용한 지열 냉난방 시스템은, 지중에 매립되고 내부에 작동유체가 흐르며 지중의 열을 흡수하거나 지중으로 열을 방출하는 지중 열교환기; 작동유체를 통해 전달되는 지열을 열원으로 냉난방 부하장치의 냉난방유체를 냉각 또는 가열하는 히트펌프; 지중 열교환기와 히트펌프 사이에 구비되며 작동유체가 충전되어 흐르는 작동유체 순환로; 그리고 작동유체 순환로 및 유출 지하수 이송 경로와 연결되어, 작동유체와 유출 지하수 사이의 열교환이 이루어지는 제1 유출수 열교환기;를 포함한다.The present invention relates to a geothermal heating and cooling system using discharged groundwater, which additionally utilizes the energy of discharged groundwater in heating and cooling using geothermal energy. The geothermal heating and cooling system using discharged groundwater according to the present invention comprises: a ground heat exchanger buried in the ground, having a working fluid flowing therein, and absorbing heat from the ground or releasing heat to the ground; a heat pump using geothermal heat transferred through the working fluid as a heat source to cool or heat a heating and cooling fluid of a heating and cooling load device; a working fluid circuit provided between the ground heat exchanger and the heat pump, the working fluid being filled and flowing; and a first discharged water heat exchanger, which is connected to the working fluid circuit and the discharged groundwater transport path, and in which heat exchange between the working fluid and the discharged groundwater is performed.
Description
본 발명은 지열 냉난방 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지열에너지를 이용한 냉난방시 유출 지하수가 가지는 에너지를 추가 활용하는 유출 지하수를 이용한 지열 냉난방 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a geothermal heating and cooling system and method, and more particularly, to a geothermal heating and cooling system and method using flowing groundwater that additionally utilizes the energy of flowing groundwater when cooling and heating using geothermal energy.
지열에너지는 지하를 구성하는 토양, 암반 그리고 지하수가 가지는 열에너지이다. 지열에너지는 날씨나 기후조건과 관계없이 개발 및 활용이 가능하므로 재생에너지원 중에서 유일하게 기저부하(Base load)를 담당하며, 부하 조건에 맞게 출력 조절이 쉬운 운전 특성을 갖는다.Geothermal energy is the thermal energy of the soil, rocks, and groundwater that make up the underground. Geothermal energy can be developed and utilized regardless of weather or climate conditions, so it is the only renewable energy source that can handle base load and has operating characteristics that make it easy to adjust output according to load conditions.
지열 냉난방 시스템은 깊은 땅속에서 연중 일정하게 유지되는 지중 온도를 이용해 히트펌프와 함께 냉난방사이클을 구성하여 냉방, 난방 및 급탕에 활용하는 시스템으로 에너지 비용을 획기적으로 줄이면서 경제성을 높인 친환경 냉난방 시스템이다.A geothermal heating and cooling system is an eco-friendly heating and cooling system that uses the ground temperature, which remains constant throughout the year, deep underground to form a heating and cooling cycle with a heat pump, thereby dramatically reducing energy costs and increasing economic efficiency.
지열 냉난방 시스템은 밀폐형 시스템과 개방형 시스템으로 분류된다.Geothermal heating and cooling systems are classified into closed and open systems.
밀폐형 시스템은 지중 열교환기로 사용되는 밀폐형 파이프를 지중에 매설한 뒤 폐회로 시스템을 구성하고, 내부에 충전된 유체가 순환하면서 지중의 열을 흡수하거나 지중으로 열을 방출하여 냉난방이 이루어지도록 하는 시스템이다. A closed system is a system in which sealed pipes used as ground heat exchangers are buried underground to form a closed circuit system, and the fluid filled inside circulates to absorb heat from the ground or release heat into the ground to provide heating and cooling.
개방형 시스템은 지하수를 집수 저장한 후 히트펌프로 공급하여 냉난방이 이루어지도록 하는 시스템이다. 지하수는 시기나 장소에 따라 수량 확보에 어려움이 있을 수 있으며, 지하수 보호를 위해 지하수의 직접 이용이 제한되기도 한다. 따라서, 국내 환경에서는 개방형 시스템보다 밀폐형 시스템이 적극적으로 사용되고 있다.An open system is a system that collects and stores groundwater and supplies it to a heat pump to provide heating and cooling. Depending on the time and location, it may be difficult to secure groundwater in quantity, and direct use of groundwater may be restricted to protect groundwater. Therefore, in the domestic environment, closed systems are actively used rather than open systems.
종래의 지열 냉난방 시스템에 따르면 냉난방 열원으로 지열에너지를 활용함으로써 얻을 수 있는 장점에도 불구하고 천공부지가 부족한 곳에서는 천공수량에 제한이 있어서 냉난방 용량이 부족해질 수밖에 없다. 도심지의 경우 부지가 협소한 경우가 대부분이어서 건축물 하부에 지열 천공을 하는 경우가 많으며, 대용량 지열 냉난방 시스템의 경우 천공부지가 부족하여 시공에 어려움을 겪는 경우가 있다.According to conventional geothermal heating and cooling systems, despite the advantages of utilizing geothermal energy as a heating and cooling source, the number of perforations is limited in places where there is a shortage of perforations, which inevitably leads to insufficient heating and cooling capacity. In urban areas, the site is often narrow, so geothermal perforations are often installed at the bottom of buildings, and in the case of large-scale geothermal heating and cooling systems, there are cases where construction is difficult due to a shortage of perforations.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 냉난방 열원으로 사용되는 지열에너지가 부족하더라도 유출 지하수가 가지는 열에너지를 추가로 활용하여 목표하는 냉난방 용량을 충족시킬 수 있는 유출 지하수를 이용한 지열 냉난방 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above, and the purpose of the present invention is to provide a geothermal heating and cooling system and method using flowing groundwater, which can satisfy the target heating and cooling capacity by additionally utilizing the heat energy of flowing groundwater even when the geothermal energy used as a heating and cooling heat source is insufficient.
상기와 같은 목적 달성을 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유출 지하수를 이용한 지열 냉난방 시스템은, 지중에 매립되고 내부에 작동유체가 흐르며 지중의 열을 흡수하거나 지중으로 열을 방출하는 지중 열교환기; 작동유체를 통해 전달되는 지열을 열원으로 냉난방 부하장치의 냉난방유체를 냉각 또는 가열하는 히트펌프; 지중 열교환기와 히트펌프 사이에 구비되며 작동유체가 충전되어 흐르는 작동유체 순환로; 그리고 작동유체 순환로 및 유출 지하수 이송 경로와 연결되어, 작동유체와 유출 지하수 사이의 열교환이 이루어지는 제1 유출수 열교환기;를 포함한다.According to a preferred embodiment of the present invention for achieving the above-mentioned purpose, a geothermal heating and cooling system using groundwater discharged therefrom comprises: a ground heat exchanger buried in the ground, having a working fluid flowing therein and absorbing heat from the ground or releasing heat to the ground; a heat pump using the geothermal heat transferred through the working fluid as a heat source to cool or heat a heating and cooling fluid of a heating and cooling load device; a working fluid circuit provided between the ground heat exchanger and the heat pump and in which the working fluid is filled and flows; and a first groundwater heat exchanger connected to the working fluid circuit and the groundwater discharge transport path, where heat exchange between the working fluid and the groundwater discharged therefrom is performed.
작동유체 순환로는 폐회로 형태로 구비된다.The working fluid circulation path is provided in a closed circuit form.
본 발명에 따른 유출 지하수를 이용한 지열 냉난방 시스템은, 유출 지하수를 제1 유출수 열교환기로 공급하거나 옥외 배출하기 위한 유출수 급배수수단을 더 포함한다.The geothermal heating and cooling system using groundwater discharge according to the present invention further includes a groundwater discharge supply and discharge means for supplying groundwater discharge to a first groundwater discharge heat exchanger or discharging it outdoors.
유출수 급배수수단은, 유출 지하수가 집수되는 유출수 집수정; 유출수 집수정에 구비되는 영구배수펌프; 영구배수펌프와 옥외를 연결하여 유출 지하수의 제1 배수경로를 형성하는 제1 유출수 배수로; 제1 유출수 배수로로부터 분기되고 옥외와 연결되어 유출 지하수의 제2 배수경로를 형성하며, 제1 유출수 열교환기와도 연결되어 제1 유출수 열교환기로의 유출수 공급경로를 형성하는 제2 유출수 배수로; 제2 유출수 배수로에 구비되는 유출수 여과기; 제2 유출수 배수로에서 유출수 여과기와 제1 유출수 열교환기 사이에 배치되는 유출수 탱크; 및 제2 유출수 배수로와 연결되는 유출수 배수펌프;를 포함한다.The effluent supply and drainage means includes: an effluent collection well for collecting effluent groundwater; a permanent drainage pump provided in the effluent collection well; a first effluent drainage channel connecting the permanent drainage pump and the outdoors to form a first drainage path for effluent groundwater; a second effluent drainage channel branched from the first effluent drainage channel and connected to the outdoors to form a second drainage path for effluent groundwater and also connected to the first effluent heat exchanger to form an effluent supply path to the first effluent heat exchanger; an effluent filter provided in the second effluent drainage channel; an effluent tank arranged in the second effluent drainage channel between the effluent filter and the first effluent heat exchanger; and an effluent drainage pump connected to the second effluent drainage channel.
유출수 급배수수단은, 제2 유출수 배수로와 유출수 탱크를 연결하여 유출수 열교환기를 경유한 유출 지하수를 유출수 탱크로 환수하기 위한 유출수 환수로를 더 포함한다.The effluent drainage means further includes an effluent return channel connecting the second effluent drain channel and the effluent tank to return the effluent groundwater passing through the effluent heat exchanger to the effluent tank.
유출수 급배수수단은, 제2 유출수 배수로와 제1 유출수 열교환기를 연결하여, 제2유출수 배수로 내의 유출 지하수가 제1 유출수 열교환기를 경유한 후 제2 유출수 배수로로 리턴되도록 하는 유출수 열교환로를 더 포함한다.The effluent drainage means further includes an effluent heat exchanger that connects the second effluent drainage channel and the first effluent heat exchanger so that the effluent groundwater in the second effluent drainage channel returns to the second effluent drainage channel after passing through the first effluent heat exchanger.
작동유체 순환로는, 지중 열교환기의 토출측과 히트펌프의 유입측을 연결하여, 지중 열교환기를 경유한 작동유체를 히트펌프로 이송하는 작동유체 급수로; 및 지중 열교환기의 유입측과 히트펌프의 토출측을 연결하여, 히트펌프를 경유한 작동유체를 지중 열교환기로 이송하는 작동유체 환수로;를 포함한다.The working fluid circulation path includes a working fluid supply path that connects the discharge side of the ground heat exchanger and the inlet side of the heat pump and transfers the working fluid that has passed through the ground heat exchanger to the heat pump; and a working fluid return path that connects the inlet side of the ground heat exchanger and the discharge side of the heat pump and transfers the working fluid that has passed through the heat pump to the ground heat exchanger.
작동유체 순환로는, 작동유체 급수로와 제1 유출수 열교환기를 연결하여, 히트펌프로 이송되는 작동유체가 제1 유출수 열교환기를 경유하도록 하는 급수 열교환로; 및 작동유체 환수로와 제1 유출수 열교환기를 연결하여, 지중 열교환기로 이송되는 작동유체가 제1 유출수 열교환기를 경유하도록 하는 환수 열교환로;를 더 포함한다.The working fluid circulation path further includes a feed water heat exchange path that connects the working fluid feed water path and the first effluent heat exchanger so that the working fluid transferred to the heat pump passes through the first effluent heat exchanger; and a return heat exchange path that connects the working fluid return water path and the first effluent heat exchanger so that the working fluid transferred to the ground heat exchanger passes through the first effluent heat exchanger.
본 발명에 따른 유출 지하수를 이용한 지열 냉난방 시스템은, 유출수 집수정에 구비되어 유출 지하수의 수질을 측정하는 수질 측정수단; 및 유출수 탱크에 구비되어 유출 지하수의 수위를 측정하는 수위센서;를 더 포함한다.The geothermal heating and cooling system using groundwater discharge according to the present invention further includes a water quality measuring means installed in a groundwater discharge collection well for measuring the water quality of groundwater discharge; and a water level sensor installed in a groundwater discharge tank for measuring the water level of groundwater discharge.
본 발명에 따른 유출 지하수를 이용한 지열 냉난방 시스템은, 히트펌프와 냉난방 부하장치를 연결하며 내부에 냉난방유체가 순환하는 냉난방유체 순환로; 그리고 냉난방유체 순환로 및 유출 지하수 이송 경로와 연결되어, 냉난방유체와 유출 지하수 사이의 열교환이 이루어지는 제2 유출수 열교환기;를 더 포함한다.The geothermal heating and cooling system using the groundwater discharged according to the present invention further includes a heating and cooling fluid circuit connecting a heat pump and a heating and cooling load device and having a heating and cooling fluid circulating therein; and a second effluent heat exchanger connected to the heating and cooling fluid circuit and the groundwater discharge transport path, where heat exchange between the heating and cooling fluid and the groundwater discharged is performed.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유출 지하수를 이용한 지열 냉난방 방법은, (a) 히트펌프와 지중에 매립된 지중 열교환기 사이에 작동유체가 순환하는 폐쇄형 작동유체 순환로를 구성하여 작동유체를 매개로 지열에너지를 히트펌프로 전달하는 단계; (b) 제1 유출수 열교환기를 통해 유출 지하수와 작동유체 사이의 열교환이 이루어지도록 하여 유출 지하수의 열 에너지를 작동유체로 전달하는 단계; 및 (c) 히트펌프와 냉난방 부하장치 사이에 냉난방유체가 순환하는 냉난방유체 순환로를 구성하여 히트펌프에서 냉난방유체를 가열 또는 냉각시킨 후 냉난방 부하장치로 전달하는 단계;를 포함한다.A geothermal heating and cooling method using groundwater discharge according to a preferred embodiment of the present invention comprises: (a) a step of forming a closed working fluid circuit in which a working fluid circulates between a heat pump and a ground heat exchanger buried in the ground, and transferring geothermal energy to the heat pump via the working fluid; (b) a step of transferring the thermal energy of the groundwater discharge to the working fluid by allowing heat exchange between the groundwater discharge and the working fluid through a first groundwater discharge heat exchanger; and (c) a step of forming a heating and cooling fluid circuit in which a heating and cooling fluid circulates between the heat pump and a heating and cooling load device, and heating or cooling the heating and cooling fluid in the heat pump and then transferring it to the heating and cooling load device.
(b) 단계에서는, 지중 열교환기에서 히트펌프로 이송되는 작동유체의 급수쪽과 유출 지하수 사이의 열교환, 그리고 히트펌프에서 지중 열교환기로 이송되는 작동유체의 환수쪽과 유출 지하수 사이의 열교환이 함께 이루어지거나 개별적으로 이루어진다.In step (b), heat exchange between the supply side of the working fluid transferred from the ground heat exchanger to the heat pump and the outflow groundwater, and heat exchange between the return side of the working fluid transferred from the heat pump to the ground heat exchanger and the outflow groundwater are performed together or separately.
본 발명에 따른 유출 지하수를 이용한 지열 냉난방 방법은, (d) 제2 유출수 열교환기를 통해 유출 지하수와 냉난방유체 사이의 열교환이 이루어지도록 하는 단계;를 더 포함한다.The geothermal heating and cooling method using groundwater discharge according to the present invention further includes the step of (d) allowing heat exchange between groundwater discharge and a heating and cooling fluid through a second groundwater discharge heat exchanger.
(d) 단계는 (b) 단계 이전에 실시되는 사전 냉난방 과정으로서, 유출 지하수의 온도 조건에 따라 선택적으로 실시된다.Step (d) is a pre-cooling and heating process performed before step (b), and is selectively performed depending on the temperature conditions of the discharged groundwater.
본 발명 유출 지하수를 이용한 지열 냉난방 시스템 및 방법에 따르면, 지열에너지만을 이용하여 냉난방할 경우와 대비하여 유출 지하수의 에너지를 추가로 활용할 경우, 히트펌프로 인입되는 인입온도가 냉방시에는 더 낮아지고 난방시에는 더 높아질 수 있다. 따라서, 히트펌프의 성능계수가 높아져 냉난방 효율을 향상시킬 수 있으며 운전비용을 절감할 수 있다.According to the geothermal heating and cooling system and method using the groundwater of the present invention, when the energy of the groundwater of the present invention is additionally utilized compared to the case where only geothermal energy is used for heating and cooling, the inlet temperature of the heat pump can be lowered during cooling and higher during heating. Accordingly, the coefficient of performance of the heat pump is increased, so that the cooling and heating efficiency can be improved and the operating cost can be reduced.
또한, 유출 지하수의 온도조건이 충족될 때 유출 지하수의 열 에너지를 이용해 냉난방 부하장치를 사전 냉난방하도록 이루어짐으로써, 유출 지하수가 가지는 열 에너지를 충분히 활용할 수 있어서 냉난방 효율을 향상시키는데 크게 기여할 수 있다.In addition, by pre-cooling and heating the cooling and heating load device using the thermal energy of the discharged groundwater when the temperature condition of the discharged groundwater is met, the thermal energy of the discharged groundwater can be sufficiently utilized, which can greatly contribute to improving the cooling and heating efficiency.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 유출 지하수를 이용한 지열 냉난방 시스템의 전체적인 구성도이다.
도 2은 도 1의 A부를 확대한 도면이다.
도 3은 도 1의 B부를 확대한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 유출 지하수를 이용한 지열 냉난방 시스템에서 유출수의 흐름이 제어되는 과정을 나타낸 순서도이다.
도 5는 냉방시 작동유체의 온도변화를 보여주는 도면이다.
도 6은 난방시 작동유체의 온도변화를 보여주는 도면이다.
도 7은 냉난방시 히트펌프의 인입온도 변화에 따른 히트펌프의 성능계수 변화를 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 유출 지하수를 이용한 지열 냉난방 시스템의 전체적인 구성도이다.
도 9는 도 8의 A부를 확대한 도면이다.
도 10은 도 8의 B부를 확대한 도면이다.
도 11은 제1, 2 유출수 열교환기의 작동이 제어되는 과정을 나타낸 순서도이다.Figure 1 is a general configuration diagram of a geothermal heating and cooling system using leaked groundwater according to the first embodiment of the present invention.
Figure 2 is an enlarged drawing of part A of Figure 1.
Figure 3 is an enlarged drawing of section B of Figure 1.
FIG. 4 is a flowchart showing a process of controlling the flow of effluent in a geothermal heating and cooling system using effluent groundwater according to the first embodiment of the present invention.
Figure 5 is a diagram showing the temperature change of the working fluid during cooling.
Figure 6 is a diagram showing the temperature change of the working fluid during heating.
Figure 7 is a graph showing the change in the performance coefficient of a heat pump according to the change in the inlet temperature of the heat pump during heating and cooling.
Figure 8 is a general configuration diagram of a geothermal heating and cooling system using leaked groundwater according to a second embodiment of the present invention.
Figure 9 is an enlarged drawing of part A of Figure 8.
Figure 10 is an enlarged drawing of section B of Figure 8.
Figure 11 is a flowchart showing the process of controlling the operation of the first and second effluent heat exchangers.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 유출 지하수를 이용한 지열 냉난방 시스템 및 방법을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a geothermal heating and cooling system and method using leaked groundwater according to preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 유출 지하수를 이용한 지열 냉난방 시스템의 전체적인 구성도이다.Figure 1 is a general configuration diagram of a geothermal heating and cooling system using leaked groundwater according to the first embodiment of the present invention.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유출 지하수를 이용한 지열 냉난방 시스템은, 지중 열교환기(10), 히트펌프(20), 냉난방 부하장치(30), 작동유체 순환로(40), 작동유체 순환펌프(50), 유출수 열교환기(60) 및 유출수 급배수수단(70)을 포함한다.A geothermal heating and cooling system using groundwater effluent according to a preferred embodiment of the present invention comprises a ground heat exchanger (10), a heat pump (20), a heating and cooling load device (30), a working fluid circulation path (40), a working fluid circulation pump (50), an effluent heat exchanger (60), and an effluent supply and drainage means (70).
건축물의 지하층이나 지하철 등과 같이 지하 구조물을 시공할 경우, 지하수 유효수위보다 아래까지 시공하는 경우가 많다. 이처럼 지하가 개발될 때 자연적으로 흘러나오는 지하수를 유출 지하수라고 한다. 유출 지하수를 그대로 두면 지하 구조물의 안전성에 문제가 되기 때문에 펌핑시스템을 통해 영구 배수하게 된다.When constructing underground structures such as basements of buildings or subways, construction is often done below the effective groundwater level. When underground areas are developed like this, the groundwater that naturally flows out is called seepage groundwater. If seepage groundwater is left as is, it can cause problems with the safety of underground structures, so it is permanently drained through a pumping system.
일반적으로 지하수는 비열이 높아 여름에는 대기보다 차갑고 겨울에는 대기보다 따뜻하다. 유출 지하수는 지속적으로 버려지는 미활용 에너지원에 해당한다. 본 발명에 따른 지열 냉난방 시스템은 지열에너지를 냉난방의 주요 에너지원으로 활용하고 유출 지하수를 보조 에너지원으로 활용함으로써, 지열에너지가 부족하더라도 목표 냉난방 용량을 충족시킬 수 있다.In general, groundwater has a high specific heat, so it is colder than the atmosphere in summer and warmer than the atmosphere in winter. The seepage groundwater is an unused energy source that is continuously wasted. The geothermal heating and cooling system according to the present invention utilizes geothermal energy as the main energy source for heating and cooling and uses seepage groundwater as an auxiliary energy source, so that the target heating and cooling capacity can be met even if geothermal energy is insufficient.
지중 열교환기(10)는 지중에 매립되고 내부에 작동유체가 흐르도록 이루어지며 작동유체가 지중의 열을 흡수하거나 지중으로 열을 방출한다. 즉, 지중 열교환기(10)에서는 작동유체와 땅 사이의 열교환이 이루어진다. 작동유체는 물과 부동액이 혼합된 형태일 수 있다.The ground heat exchanger (10) is buried in the ground and is configured so that a working fluid flows inside, and the working fluid absorbs heat from the ground or releases heat to the ground. That is, heat exchange occurs between the working fluid and the ground in the ground heat exchanger (10). The working fluid may be a mixture of water and antifreeze.
히트펌프(20)는 지중 열교환기(10) 및 냉난방 부하장치(30)와 연결되어, 지중 열교환기(10)를 경유한 작동유체로부터 열 에너지를 공급받아 난방 에너지 또는 냉방 에너지를 생성하고 이 에너지를 냉난방 부하장치(30)로 공급한다.The heat pump (20) is connected to a ground heat exchanger (10) and a heating and cooling load device (30), receives heat energy from a working fluid passing through the ground heat exchanger (10), generates heating energy or cooling energy, and supplies this energy to a heating and cooling load device (30).
냉난방 부하장치(30)는 실내를 냉방 또는 난방하는 기기로서 공기조화기(AHU) 또는 팬코일 유닛(FCU) 형태로 구비될 수 있다. 이 외에도 냉난방 부하장치(30)는 다양한 형태(예컨대, 냉온수기 등)로 구비될 수 있다.The cooling and heating load device (30) is a device that cools or heats a room and may be provided in the form of an air handling unit (AHU) or a fan coil unit (FCU). In addition, the cooling and heating load device (30) may be provided in various forms (e.g., a water cooler, etc.).
작동유체 순환로(40)는 지중 열교환기(10)와 히트펌프(20) 사이에서 작동유체를 폐회로 형태로 순환시킨다.The working fluid circuit (40) circulates the working fluid in a closed circuit between the ground heat exchanger (10) and the heat pump (20).
작동유체 순환펌프(50)는 작동유체 순환로(40)와 연결되어 작동유체가 순환하도록 펌핑한다.The working fluid circulation pump (50) is connected to the working fluid circulation path (40) and pumps the working fluid so that it circulates.
유출수 열교환기(60)는 작동유체 순환로(40)를 따라 흐르는 작동유체와 유출 지하수가 서로 열교환되는 곳이다.The effluent heat exchanger (60) is where the working fluid flowing along the working fluid circulation path (40) and the effluent groundwater exchange heat with each other.
유출수 급배수수단(70)은 지하의 유출 지하수를 옥외로 배출하거나 유출수 열교환기(60)로 공급한다. 즉, 유출수 급배수수단(70)은 유출 지하수의 이송 경로를 형성한다.The effluent water supply and drainage means (70) discharges underground effluent groundwater outdoors or supplies it to an effluent water heat exchanger (60). In other words, the effluent water supply and drainage means (70) forms a transport path for effluent groundwater.
도 2은 도 1의 A부를 확대한 도면이다.Figure 2 is an enlarged drawing of part A of Figure 1.
도 2에서는 지열에너지가 냉난방 부하장치(30)로 전달되는 구조를 보여주고 있으며, 도 2를 참고로 지중 열교환기(10), 히트펌프(20), 냉난방 부하장치(30), 작동유체 순환로(40) 및 작동유체 순환펌프(50)를 상세히 살펴보기로 한다. 도 2에는 상기와 같은 구성요소 외에 지열팽창탱크(80), A밸브(V1) 및 B밸브(V2)가 도시되어 있으며, 이들에 대해서도 살펴보기로 한다.Fig. 2 shows a structure in which geothermal energy is transferred to a heating and cooling load device (30). Referring to Fig. 2, the geothermal heat exchanger (10), heat pump (20), heating and cooling load device (30), working fluid circuit (40), and working fluid circulation pump (50) will be examined in detail. In addition to the components described above, Fig. 2 also shows a geothermal expansion tank (80), an A valve (V1), and a B valve (V2), and these will also be examined.
지중 열교환기(10)는 지중에 수직으로 천공된 홀 내부에 매립되는 파이프로서 누설 또는 부식 등의 문제가 없도록 폴리에틸렌(PE: Polyethylene) 파이프(이하, 'PE'파이프라고 한다)가 이용될 수 있다. 지중 열교환기(10) 내에는 지중 열교환기(10)와 히트펌프(20) 사이를 순환하는 작동유체가 충전된다. 지중 열교환기(10)는 U자 형태로 벤딩된 PE파이프일 수 있다. 지중 열교환기(10)는 복수 개가 구비될 수 있으며, 목표하는 냉난방 용량에 따라 설치 개수가 달라질 수 있다.The ground heat exchanger (10) is a pipe buried inside a hole drilled vertically in the ground. To prevent problems such as leakage or corrosion, a polyethylene (PE) pipe (hereinafter referred to as a 'PE' pipe) can be used. The ground heat exchanger (10) is filled with a working fluid that circulates between the ground heat exchanger (10) and the heat pump (20). The ground heat exchanger (10) can be a PE pipe bent in a U shape. A plurality of ground heat exchangers (10) can be provided, and the number of installations can vary depending on the target cooling and heating capacity.
히트펌프(20)는 냉매가 압축기, 응축기, 팽창밸브 및 증발기로 이루어진 냉매싸이클을 순환하는 과정에서 지열에너지를 열원으로 하여 냉난방 부하장치(30)와 히트펌프(20) 사이에서 순환하는 냉난방유체를 가열하거나 냉각시킨다. 냉방 운전시에는 냉난방 부하장치(30)의 냉난방유체로부터 히트펌프(20)로 방열되고, 히트펌프(20)로부터 방출되는 열이 작동유체로 흡열되므로 작동유체의 온도가 상승한다. 온도가 상승된 작동유체는 지중 열교환기(10)를 통과하면서 지중으로 열을 방출한다. 난방 운전시에는 작동유체로부터 히트펌프(20)로 열이 방출되고, 냉난방 부하장치(30)의 냉난방유체는 히트펌프(20)로부터 열을 흡수하므로 냉난방유체의 온도가 상승한다. 난방 운전시 작동유체는 지중 열교환기(10)를 통과하면서 지중으로부터 열을 흡수한다. 히트펌프(20)는 목표로 하는 냉난방 용량에 따라 설치 개수가 달라질 수 있다.The heat pump (20) heats or cools the heating and cooling fluid circulating between the heating and cooling load device (30) and the heat pump (20) using geothermal energy as a heat source during the process in which the refrigerant circulates through a refrigerant cycle consisting of a compressor, a condenser, an expansion valve, and an evaporator. During cooling operation, heat is radiated from the heating and cooling fluid of the heating and cooling load device (30) to the heat pump (20), and the heat released from the heat pump (20) is absorbed by the working fluid, so that the temperature of the working fluid increases. The working fluid, whose temperature has increased, releases heat to the ground while passing through the ground heat exchanger (10). During heating operation, heat is released from the working fluid to the heat pump (20), and the heating and cooling fluid of the heating and cooling load device (30) absorbs heat from the heat pump (20), so that the temperature of the heating and cooling fluid increases. During heating operation, the working fluid absorbs heat from the ground while passing through the ground heat exchanger (10). The number of heat pumps (20) to be installed may vary depending on the target heating and cooling capacity.
냉난방 부하장치(30)는 상술한 바와 같이 실내를 냉방 또는 난방하는 기기로서 냉난방 용량에 따라 설치 개수가 달라질 수 있다.As described above, the cooling and heating load device (30) is a device that cools or heats a room, and the number of devices installed may vary depending on the cooling and heating capacity.
작동유체 순환로(40)는 지중 열교환기(10)와 히트펌프(20) 사이에서 폐회로 형태로 구비되고 그 내부에 작동유체가 충전되어 흐르는 곳으로, 지열에너지를 히트펌프(20)로 전달하는 통로를 제공한다. 작동유체 순환로(40)는, 지중 열교환기(10)의 토출측과 히트펌프(20)의 유입측을 연결하여 히트펌프(20)로 작동유체를 공급하는 작동유체 급수로(41), 히트펌프(20)의 토출측과 지중 열교환기(10)의 유입측을 연결하여 히트펌프(20)로부터 작동유체를 환수하는 작동유체 환수로(42), 유출수 열교환기(60)와 작동유체 환수로(42) 사이에서 작동유체의 흐름이 이루어지는 환수 열교환로(43), 및 유출수 열교환기(60)와 작동유체 급수로(41) 사이에서 작동유체의 흐름이 이루어지는 급수 열교환로(44)를 포함한다.The working fluid circuit (40) is provided in a closed circuit form between the ground heat exchanger (10) and the heat pump (20), and is a place where the working fluid is filled and flows inside, providing a passage through which geothermal energy is transferred to the heat pump (20). The working fluid circulation path (40) includes a working fluid supply path (41) that connects the discharge side of the ground heat exchanger (10) and the inlet side of the heat pump (20) to supply working fluid to the heat pump (20), a working fluid return path (42) that connects the discharge side of the heat pump (20) and the inlet side of the ground heat exchanger (10) to recover working fluid from the heat pump (20), a return heat exchange path (43) in which the working fluid flows between the effluent heat exchanger (60) and the working fluid return path (42), and a feed water heat exchange path (44) in which the working fluid flows between the effluent heat exchanger (60) and the working fluid supply path (41).
작동유체 급수로(41)는, 복수 개의 지중 열교환기(10)의 토출측과 연결되는 복수 개의 제1 공급관로(41a), 복수 개의 제1 공급관로(41a)와 연결되는 지열 공급헤더(41b), 지열 공급헤더(41b)와 작동유체 순환펌프(50)의 유입측을 연결하는 제2 공급관로(41c), 및 1 작동유체 순환펌프(50)의 토출측과 히트펌프(20)의 유입측을 연결하는 제3 공급관로(41d)를 포함한다. 도 2에 따르면 히트펌프(20)가 복수 개 구비되며, 제3 공급관로(41d)는 히트펌프(20)와 동일한 개수로 구비되어 히트펌프(20)에 각각 연결될 수 있다.The working fluid supply line (41) includes a plurality of first supply lines (41a) connected to the discharge sides of a plurality of ground heat exchangers (10), a geothermal supply header (41b) connected to the plurality of first supply lines (41a), a second supply line (41c) connecting the geothermal supply header (41b) and the inlet side of the working fluid circulation pump (50), and a third supply line (41d) connecting the discharge side of the first working fluid circulation pump (50) and the inlet side of the heat pump (20). According to Fig. 2, a plurality of heat pumps (20) are provided, and the third supply lines (41d) are provided in the same number as the heat pumps (20) and can be respectively connected to the heat pumps (20).
작동유체 환수로(42)는, 복수 개의 지중 열교환기(10) 유입측과 각각 연결되는 복수 개의 제1 환수관로(42a), 복수 개의 제1 환수관로(42a)와 연결되는 지열 환수헤더(42b), 및 지열 환수헤더(42b)와 히트펌프(20)의 토출측을 연결하는 제2 환수관로(42c)를 포함한다. 히트펌프(20)가 복수 개일 경우 각 히트펌프(20)의 토출측은 제2 환수관로(42c)에 병렬로 연결될 수 있다.The working fluid recovery channel (42) includes a plurality of first recovery lines (42a) each connected to the inlet side of a plurality of ground heat exchangers (10), a geothermal recovery header (42b) connected to the plurality of first recovery lines (42a), and a second recovery line (42c) connecting the geothermal recovery header (42b) and the discharge side of the heat pump (20). When there are a plurality of heat pumps (20), the discharge side of each heat pump (20) can be connected in parallel to the second recovery line (42c).
환수 열교환로(43)는 제2 환수관로(42c)와 유출수 열교환기(60)를 연결하여 제2 환수관로(42c)를 따라 환수되는 작동유체가 유출수 열교환기(60)를 경유하도록 하는 것으로, 유출수 열교환기(60) 쪽으로 작동유체를 공급하는 환수 공급관로(43a), 및 유출수 열교환기(60)를 경유한 작동유체를 다시 제2 환수관로(42c)로 복귀시키는 환수 리턴관로(43b)를 포함한다.The recovery heat exchanger (43) connects the second recovery pipe (42c) and the effluent heat exchanger (60) so that the working fluid recovered along the second recovery pipe (42c) passes through the effluent heat exchanger (60). It includes a recovery supply pipe (43a) that supplies the working fluid toward the effluent heat exchanger (60), and a recovery return pipe (43b) that returns the working fluid passed through the effluent heat exchanger (60) back to the second recovery pipe (42c).
급수 열교환로(44)는 제2 공급관로(41c)와 유출수 열교환기(60)를 연결하여 제2 공급관로(41c)를 따라 공급되는 작동유체가 유출수 열교환기(60)를 경유하도록 하는 것으로, 유출수 열교환기(60) 쪽으로 작동유체를 공급하는 급수 공급관로(44a), 및 유출수 열교환기(60)를 경유한 작동유체를 다시 제2 공급관로(41c)로 복귀시키는 급수 리턴관로(44b)를 포함한다.The feed water heat exchanger (44) connects the second supply line (41c) and the effluent heat exchanger (60) so that the working fluid supplied along the second supply line (41c) passes through the effluent heat exchanger (60). It includes a feed water supply line (44a) that supplies the working fluid toward the effluent heat exchanger (60), and a feed water return line (44b) that returns the working fluid passing through the effluent heat exchanger (60) back to the second supply line (41c).
작동유체 순환로(40)를 구성하는 관로들 중 지중에 매립되는 부분은 PE 배관으로 구성될 수 있고, 지상으로 노출되는 부분은 스테인레스스틸(STS) 소재의 배관으로 구성될 수 있다. 지중에 매립되는 배관은 PE 배관 중 HDPE(고밀도폴리에틸렌) 소재로 제작될 수 있다.Among the pipes forming the working fluid circuit (40), the portion buried underground may be composed of PE pipes, and the portion exposed above ground may be composed of stainless steel (STS) pipes. The pipes buried underground may be made of HDPE (high-density polyethylene) among PE pipes.
작동유체 순환펌프(50)는 제2 공급관로(41c)와 제3 공급관로(41d) 사이에 설치되어 작동유체 순환로(40)에서 작동유체가 순환할 수 있도록 펌핑한다.The working fluid circulation pump (50) is installed between the second supply pipe (41c) and the third supply pipe (41d) and pumps the working fluid so that it can circulate in the working fluid circulation path (40).
지열팽창탱크(80)는 제2 공급관로(41c)에 연결되어 작동유체의 순환 압력을 조절함으로써 작동유체의 원활한 흐름이 이루어지도록 한다.The geothermal expansion tank (80) is connected to the second supply pipe (41c) to control the circulation pressure of the working fluid, thereby ensuring smooth flow of the working fluid.
A밸브(V1)는 제2 환수관로(42c)와 환수 공급관로(43a)의 연결부위에 결합되는 삼방향 밸브로서, 히트펌프(20)로부터 지중 열교환기(10) 방향으로 작동유체가 환수되는 과정에서 유출수 열교환기(60) 쪽으로의 환수 흐름을 온/오프시킨다. Valve A (V1) is a three-way valve connected to the connection between the second return pipe (42c) and the return supply pipe (43a), and turns the return flow toward the effluent heat exchanger (60) on/off during the process of returning the working fluid from the heat pump (20) toward the ground heat exchanger (10).
B밸브(V2)는 제2 공급관로(41c)와 급수 공급관로(44a)의 연결부위에 결합되는 삼방향 밸브로서, 지중 열교환기(10)로부터 히트펌프(20) 방향으로 작동유체가 급수되는 과정에서 유출수 열교환기(60) 쪽으로의 급수 흐름을 온/오프시킨다.The B valve (V2) is a three-way valve connected to the connection between the second supply pipe (41c) and the water supply pipe (44a), and turns the water flow toward the effluent heat exchanger (60) on and off during the process of supplying the working fluid from the ground heat exchanger (10) toward the heat pump (20).
한편, 작동유체가 흐르는 경로 상 복수 개의 지점에는 각 지점을 통과하는 작동유체의 온도를 측정한 후 제어부(미도시)로 전송하는 온도센서(미도시)가 각각 구비된다. 각 온도센서에서 감지되는 온도에 따라 작동유체 순환펌프(50), A밸브(V1) 및 B밸브(V2)의 작동이 제어부에 의해 자동으로 제어될 수 있다.Meanwhile, a temperature sensor (not shown) is provided at each of a plurality of points along the path through which the working fluid flows to measure the temperature of the working fluid passing through each point and then transmit the temperature to a control unit (not shown). Depending on the temperature detected by each temperature sensor, the operation of the working fluid circulation pump (50), A valve (V1), and B valve (V2) can be automatically controlled by the control unit.
또한, 작동유체의 온도에 따라 환수 열교환로(43)를 통한 작동유체의 환수와 유출 지하수 사이의 열교환, 급수 열교환로(44)를 통한 작동유체의 급수와 유출 지하수 사이의 열교환이 함께 이루어지거나 개별적으로 이루어질 수 있다. In addition, depending on the temperature of the working fluid, heat exchange between the return of the working fluid and the discharged groundwater through the return heat exchanger (43) and heat exchange between the supply of the working fluid and the discharged groundwater through the supply heat exchanger (44) may be performed together or separately.
도 3은 도 1의 B부를 확대한 도면이다.Figure 3 is an enlarged drawing of section B of Figure 1.
도 3에는 지하에서 유출되는 유출 지하수를 옥외로 배출하거나 유출수 열교환기(60)로 공급하기 위한 구조들이 도시되어 있다. 아울러, 도 2에 도시된 환수 열교환로(43) 및 급수 열교환로(44)의 일부도 도 3에 도시되어 있다.Figure 3 illustrates structures for discharging groundwater flowing out from underground to the outdoors or supplying it to an effluent heat exchanger (60). In addition, a portion of the recovery heat exchanger (43) and the feedwater heat exchanger (44) illustrated in Figure 2 are also illustrated in Figure 3.
도 3에는 유출수 열교환기(60) 및 유출수 급배수수단(70)이 도시되어 있다.Figure 3 illustrates an effluent heat exchanger (60) and an effluent supply and drainage means (70).
유출수 열교환기(60)는 작동유체 순환로(40)를 따라 흐르는 작동유체와 유출 지하수 사이의 열교환이 이루어지는 곳으로, 판형 열교환기(예컨대, STS304 판형열교환기)가 이용될 수 있다. 유출수 열교환기(60) 내에는 작동유체가 흐르는 작동유체 경로 및 유출 지하수가 흐르는 유출수 경로가 각각 형성된다.The effluent heat exchanger (60) is a place where heat exchange takes place between the working fluid flowing along the working fluid circulation path (40) and the effluent groundwater, and a plate heat exchanger (e.g., STS304 plate heat exchanger) can be used. A working fluid path through which the working fluid flows and an effluent path through which the effluent groundwater flows are each formed within the effluent heat exchanger (60).
작동유체 경로의 유입측에는 환수 공급관로(43a) 및 급수 공급관로(44a)가 연결되고, 작동유체 경로의 토출측에는 환수 리턴관로(43b) 및 급수 리턴관로(44b)가 연결된다. 환수 공급관로(43a) 및 급수 공급관로(44a)에는 유출수 열교환기(60)로 공급되는 유량을 측정하기 위한 유량계(f1)(f2)가 각각 구비될 수 있다.A return water supply pipe (43a) and a feed water supply pipe (44a) are connected to the inlet side of the working fluid path, and a return water return pipe (43b) and a feed water return pipe (44b) are connected to the discharge side of the working fluid path. The return water supply pipe (43a) and the feed water supply pipe (44a) may each be provided with a flow meter (f1)(f2) for measuring the flow rate supplied to the effluent heat exchanger (60).
유출수 열교환기(60)는 유출수 급배수수단(70)에 연결된다.The effluent heat exchanger (60) is connected to the effluent supply and drainage means (70).
유출수 급배수수단(70)은, 유출수 집수정(71), 영구배수펌프(72), 제1 유출수 배수로(73), 제2 유출수 배수로(74), 유출수 여과기(75), 유출수 탱크(76), 유출수 배수펌프(77), 유출수 환수로(78), 유출수 열교환로(79), C밸브(V3), D밸브(V4), E밸브(V5) 및 수위센서(미도시)를 포함한다.The effluent supply and drainage means (70) includes an effluent collection well (71), a permanent drainage pump (72), a first effluent drainage channel (73), a second effluent drainage channel (74), an effluent filter (75), an effluent tank (76), an effluent drainage pump (77), an effluent return channel (78), an effluent heat exchanger (79), a C valve (V3), a D valve (V4), an E valve (V5), and a water level sensor (not shown).
유출수 집수정(71)은 지중에 매설되어 유출 지하수가 모이는 설비이다. 유출 지하수의 양에 따라 하나 또는 복수 개가 구비될 수 있으며, 각각에는 유출 지하수의 수질을 측정하기 위한 수질 측정수단(미도시)이 구비될 수 있다.The runoff water collection well (71) is a facility buried underground to collect runoff groundwater. Depending on the amount of runoff groundwater, one or more may be provided, and each may be equipped with a water quality measuring means (not shown) for measuring the water quality of the runoff groundwater.
영구배수펌프(72)는 유출수 집수정(71) 내에 구비되어 유출수 집수정(71)에 모인 유출 지하수를 펌핑하여 외부로 토출시킨다.A permanent drainage pump (72) is installed in the effluent collection well (71) and pumps out the effluent groundwater collected in the effluent collection well (71) and discharges it to the outside.
제1 유출수 배수로(73)는 영구배수펌프(72)와 옥외를 연결하여 유출수의 제1 배수경로를 형성하는 것으로, 유출수 집수정(71) 내의 유출 지하수를 유출수 집수정(71)의 외부 즉, 옥외로 배출시키는 통로를 형성한다.The first effluent drainage channel (73) connects the permanent drainage pump (72) to the outdoors to form a first drainage path for effluent, and forms a passage for discharging the effluent groundwater within the effluent collection well (71) to the outside of the effluent collection well (71), i.e., outdoors.
제2 유출수 배수로(74)는 제1 유출수 배수로(73)로부터 분기되고 옥외와 연결되어 유출 지하수의 제2 배수경로를 형성하며, 유출수 열교환기(60)와도 연결되어 유출수 열교환기(60)로의 유출수 공급 경로를 형성한다.The second effluent drainage channel (74) branches off from the first effluent drainage channel (73) and is connected to the outdoors to form a second drainage path for the effluent groundwater, and is also connected to the effluent heat exchanger (60) to form an effluent supply path to the effluent heat exchanger (60).
유출수 여과기(75)는 제2 유출수 배수로(74)에 연결되어 유출수 탱크(76)로 이송되는 유출 지하수의 이물질을 여과한다. 유출수 여과기(75)로는 버켓 스트레이너가 사용될 수 있으며, 두 개의 버켓 스트레이너가 구비될 수 있다. 두 개 중 하나는 예비용으로 구비될 수 있다.The effluent filter (75) is connected to the second effluent drain (74) and filters foreign substances in the effluent groundwater that is transferred to the effluent tank (76). A bucket strainer can be used as the effluent filter (75), and two bucket strainers can be provided. One of the two can be provided as a spare.
유출수 탱크(76)는 제2 유출수 배수로(74)에서 유출수 여과기(75)와 유출수 열교환기(60) 사이에 배치되어 유출수 여과기(75)를 통해 여과된 유출 지하수가 유출수 열교환기(60)로 공급되기 전 충분한 양이 모이도록 저장공간을 형성한다. 유출수 탱크(76)를 이용해 유출수 열교환기(60)로 안정적인 유출수 공급이 이루어지도록 함으로써, 안정적인 시스템 운전이 가능하다. The effluent tank (76) is placed between the effluent filter (75) and the effluent heat exchanger (60) in the second effluent drainage channel (74) to form a storage space so that a sufficient amount of effluent groundwater filtered through the effluent filter (75) can be collected before being supplied to the effluent heat exchanger (60). By ensuring a stable supply of effluent to the effluent heat exchanger (60) using the effluent tank (76), stable system operation is possible.
만일, 유출수 집수정(71)에 집수되는 유출 지하수가 일정 수위 이상으로 일정하게 유지될 수만 있다면 유출수 탱크(76) 없이도 유출 지하수를 유출수 열교환기(60)로 공급할 수 있다. 그러나, 유출수 집수정(71)에서 유출 지하수량이 일정하게 유지되지 못한다면 상기한 바와 같이 유출수 열교환기(60)로 유출수를 안정적으로 공급하기 위해 유출수 탱크(76)를 구비하는 것이 바람직하다.If the effluent groundwater collected in the effluent collection well (71) can be maintained at a constant level above a certain level, the effluent groundwater can be supplied to the effluent heat exchanger (60) without the effluent tank (76). However, if the amount of effluent groundwater cannot be maintained at a constant level in the effluent collection well (71), it is preferable to provide an effluent tank (76) to stably supply the effluent to the effluent heat exchanger (60) as described above.
유출수 배수펌프(77)는 제2 유출수 배수로(74)에서 유출수 탱크(76)와 유출수 열교환기(60) 사이에 연결되어 유출수 탱크(76)의 유출 지하수를 옥외로 배출시키기 위한 펌핑력을 제공한다.The effluent drainage pump (77) is connected between the effluent tank (76) and the effluent heat exchanger (60) in the second effluent drainage channel (74) to provide pumping power to discharge the effluent groundwater of the effluent tank (76) to the outdoors.
유출수 환수로(78)는 제2 유출수 배수로(74)와 유출수 탱크(76)를 연결하여 제2 유출수 배수로(74)를 따라 흐르는 유출 지하수를 유출수 탱크(76)로 환수시키는 통로를 형성한다. 유출수 환수로(78)를 통한 유출 지하수의 환수는 유출수 열교환기(60)로부터 토출되는 유출 지하수의 온도와 유출수 탱크(76)의 수위에 따라 제어될 수 있다. 유출수 탱크(76)로부터 토출되는 유출 지하수는 전량 유출수 열교환기(60)로 공급되거나 일부만 유출수 열교환기(60)로 공급될 수 있다. 유출수 열교환기(60)로부터 토출되는 유출 지하수의 온도에 따라 유출 지하수를 옥외로 전량 배출하거나 옥외로 배출하지 않고 유출수 탱크(76)로 환수한 후 유출수 열교환기(60)로 재공급할 수 있다. 또한, 유출수 탱크(76)의 수위가 낮을 경우에도 유출 지하수를 유출수 탱크(76)로 환수하여 유출수 탱크(76)의 수위를 적정하게 유지할 수 있다.The effluent recovery channel (78) connects the second effluent drainage channel (74) and the effluent tank (76) to form a passage for recovering the effluent groundwater flowing along the second effluent drainage channel (74) to the effluent tank (76). The recovery of the effluent groundwater through the effluent recovery channel (78) can be controlled according to the temperature of the effluent groundwater discharged from the effluent heat exchanger (60) and the water level of the effluent tank (76). The effluent groundwater discharged from the effluent tank (76) can be supplied entirely to the effluent heat exchanger (60) or only part of it can be supplied to the effluent heat exchanger (60). Depending on the temperature of the effluent groundwater discharged from the effluent heat exchanger (60), the effluent groundwater can be completely discharged outdoors or returned to the effluent tank (76) without being discharged outdoors and then resupplied to the effluent heat exchanger (60). In addition, even when the water level of the effluent tank (76) is low, the effluent groundwater can be returned to the effluent tank (76) to maintain the water level of the effluent tank (76) at an appropriate level.
한편, 제2 유출수 배수로(74)와 유출수 열교환기(60)는 유출수 열교환로(79)로를 통해 연결된다. 유출수 열교환로(79)는, 유출수 열교환기(60)의 유입측과 제2 유출수 배수로(74)를 연결하는 유출수 공급관로(79a), 및 유출수 열교환기(60)의 토출측과 제2 유출수 배수로(74)를 연결하는 유출수 리턴관로(79b)를 포함한다. 도면에 도시하지는 않았으나 제2 유출수 배수로(74)와 유출수 공급관로(79a)의 연결부위에는 유출수 열교환기(60)로의 유출수 공급을 제어하기 위한 삼방향 밸브 형태의 방향 전환 밸브가 구비될 수 있다.Meanwhile, the second effluent drainage channel (74) and the effluent heat exchanger (60) are connected via an effluent heat exchange channel (79). The effluent heat exchange channel (79) includes an effluent supply channel (79a) connecting the inlet side of the effluent heat exchanger (60) and the second effluent drainage channel (74), and an effluent return channel (79b) connecting the discharge side of the effluent heat exchanger (60) and the second effluent drainage channel (74). Although not shown in the drawing, a three-way valve-type directional change valve for controlling the supply of effluent to the effluent heat exchanger (60) may be provided at the connection portion between the second effluent drainage channel (74) and the effluent supply channel (79a).
C밸브(V3)는 양방향 밸브로서 제2 유출수 배수로(74)의 입구쪽에 구비되어 제2 유출수 배수로(74)로의 유출 지하수 흐름을 개폐한다.The C valve (V3) is a two-way valve installed at the inlet of the second effluent drain (74) to open and close the flow of groundwater flowing into the second effluent drain (74).
D밸브(V4)는 양방향 밸브로서 제1 유출수 배수로(73) 중 제2 유출수 배수로(74)가 연결되는 부분에서 옥외쪽 방향으로 이격된 위치에 구비되어 옥외로의 유출 지하수 흐름을 개폐한다. The D valve (V4) is a two-way valve installed at a location away from the outside in the section where the second outflow drain (74) of the first outflow drain (73) is connected, and opens and closes the flow of groundwater outflowing to the outside.
E밸브(V5)는 삼방향 밸브로서 제2 유출수 배수로(74)와 유출수 환수로(78)의 연결부위에 구비되어 제2 유출수 배수로(74)에서 유출수 탱크(76) 방향으로의 환수 흐름을 개폐한다. 즉, E밸브(V5)를 옥외쪽으로 개방하고 유출수 탱크(76) 쪽을 닫는 경우 유출 지하수는 옥외로 배출될 수 있으며, E밸브(V5)를 유출수 탱크(76) 쪽으로 개방하고 옥외쪽을 닫는 경우 유출 지하수는 유출수 탱크(76) 쪽으로 환수될 수 있다.The E valve (V5) is a three-way valve that is provided at the connection between the second effluent drainage channel (74) and the effluent return channel (78) and opens and closes the return flow from the second effluent drainage channel (74) toward the effluent tank (76). That is, when the E valve (V5) is opened toward the outdoors and closed toward the effluent tank (76), the effluent groundwater can be discharged to the outdoors, and when the E valve (V5) is opened toward the effluent tank (76) and closed toward the outdoors, the effluent groundwater can be returned toward the effluent tank (76).
수위센서(미도시)는 유출수 탱크(76)에 구비되어 유출수 탱크(76) 내의 유출 지하수 수위를 측정한다.A water level sensor (not shown) is installed in the effluent tank (76) and measures the level of groundwater flowing out of the effluent tank (76).
한편, 제1 유출수 배수로(73)와 제2 유출수 배수로(74)에는 옥외로 배출되는 유출 지하수량을 측정하기 위한 유량계(f3)(f4)가 각각 구비될 수 있다.Meanwhile, the first effluent drainage channel (73) and the second effluent drainage channel (74) may each be equipped with flow meters (f3) (f4) for measuring the amount of groundwater discharged outdoors.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 유출 지하수를 이용한 지열 냉난방 시스템에서 유출수의 흐름이 제어되는 과정을 나타낸 순서도이다.FIG. 4 is a flowchart showing a process of controlling the flow of effluent in a geothermal heating and cooling system using effluent groundwater according to the first embodiment of the present invention.
상술한 바와 같이 지중에서 유출되는 유출 지하수는 유출수 집수정(71)에 집수된다. 유출수 집수정(71)에는 영구배수펌프(72)가 설치되어 있어서 유출수 집수정(71) 내의 수위가 일정 높이에 도달하면 영구배수펌프(72)가 가동되어 유출 지하수를 외부로 배출시킨다. 영구배수펌프(72)가 가동되고 있지 않다면 유출수 집수정(71)에 집수된 유출 지하수의 양이 적어 외부로 배출되지 않는 것으로 판단할 수 있다. 영구배수펌프(72)가 미가동될 때 C밸브(V3)는 닫히고 D밸브(V4)는 열린다.As described above, the groundwater flowing out from the ground is collected in the runoff collection well (71). The runoff collection well (71) is equipped with a permanent drainage pump (72), so that when the water level inside the runoff collection well (71) reaches a certain height, the permanent drainage pump (72) is operated to discharge the runoff groundwater to the outside. If the permanent drainage pump (72) is not operated, it can be determined that the amount of runoff groundwater collected in the runoff collection well (71) is small and is not discharged to the outside. When the permanent drainage pump (72) is not operated, the C valve (V3) is closed and the D valve (V4) is opened.
영구배수펌프(72)가 가동되면 유출수 집수정(71) 내에 설치된 수질 측정수단을 통해 측정된 수질을 분석하여 수질이 기준조건을 만족하는 양호한 상태라면 유출수 탱크(76)로 공급할 수 있는 것으로 판단할 수 있다. 만일, 수질이 기준조건을 만족시키지 못하는 상태라면 유출수 탱크(76)로 공급할 수 없는 것으로 판단하고 전량 옥외로 배출하게 된다. 수질이 기준조건을 만족시키지 못하는 경우, C밸브(V3)는 닫히고 D밸브(V4)는 열린다. 수질이 기준조건을 만족시키지 못하는 상태임에도 불구하고 유출수 탱크(76)로 유출 지하수를 공급할 필요가 있다고 판단되면, 유출 지하수에 약품을 처리하여 수질을 기준조건으로 맞출 수도 있다. 예컨대, 유출 지하수의 pH농도를 약품 처리하여 기준 조건으로 조정할 수 있다.When the permanent drainage pump (72) is operated, the water quality measured by the water quality measuring means installed in the effluent collection well (71) is analyzed, and if the water quality is in good condition satisfying the standard conditions, it can be determined that it can be supplied to the effluent tank (76). If the water quality does not satisfy the standard conditions, it is determined that it cannot be supplied to the effluent tank (76), and the entire amount is discharged outdoors. If the water quality does not satisfy the standard conditions, the C valve (V3) is closed and the D valve (V4) is opened. If it is determined that it is necessary to supply the effluent groundwater to the effluent tank (76) even though the water quality does not satisfy the standard conditions, the effluent groundwater can be treated with chemicals to adjust the water quality to the standard conditions. For example, the pH concentration of the effluent groundwater can be adjusted to the standard conditions by treating it with chemicals.
유출수 집수정(71) 내 유출 지하수의 수질이 양호한 상태라면 유출 지하수를 유출수 탱크(76)로 공급하기 전에 유출수 탱크(76) 내의 수위가 적정 범위 아래인지를 판단하게 된다. 즉, 유출수 탱크(76) 내의 수위가 적정 고수위 이상이면 유출수 탱크(76) 내로 유출 지하수를 공급할 필요가 없기 때문에 유출수 탱크(76) 내의 수위가 적정 고수위 미만일 경우에만 유출 지하수를 공급하는 것으로 제어할 수 있다. 유출수 탱크(76) 내의 수위가 적정 고수위 이상일 경우 C밸브(V3)는 닫히고 D밸브(V4)는 열림으로써, 유출 지하수는 옥외로 배출된다. 유출수 탱크(76) 내의 수위가 적정 고수위 미만일 경우 C밸브(V3)는 열리고 D밸브(V4)는 닫힘으로써, 유출 지하수는 유출수 탱크(76)로 공급될 수 있다.If the water quality of the effluent groundwater in the effluent collection well (71) is good, before supplying the effluent groundwater to the effluent tank (76), it is determined whether the water level in the effluent tank (76) is below an appropriate range. That is, if the water level in the effluent tank (76) is above an appropriate high water level, there is no need to supply the effluent groundwater into the effluent tank (76), so the effluent groundwater can be controlled to be supplied only when the water level in the effluent tank (76) is below the appropriate high water level. If the water level in the effluent tank (76) is above the appropriate high water level, the C valve (V3) closes and the D valve (V4) opens, so that the effluent groundwater is discharged outdoors. If the water level in the effluent tank (76) is below the appropriate high water level, the C valve (V3) opens and the D valve (V4) closes, so that the effluent groundwater can be supplied to the effluent tank (76).
유출수 탱크(76)에 모인 유출 지하수는 유출수 배수펌프(77)의 가동에 의해 옥외로 배출되는데 이 과정에서 유출 지하수 중 일부 또는 전부는 유출수 열교환기(60)를 경유한 후 옥외로 배출된다. 유출수 열교환기(60)를 경유한 유출수의 온조조건에 따라 옥외로 배출되지 않고 다시 유출수 탱크(76)로 환수될 수도 있다. 즉, 유출수 열교환기(60)를 경유한 유출수의 온도가 작동유체 순환로(40)를 따라 순환하는 작동유체와 열교환할 수 있는 온도범위에 있다면 다시 환수하여 열교환에 이용될 수 있다.The effluent groundwater collected in the effluent tank (76) is discharged outdoors by the operation of the effluent drainage pump (77). In this process, some or all of the effluent groundwater passes through the effluent heat exchanger (60) and is then discharged outdoors. Depending on the temperature conditions of the effluent passing through the effluent heat exchanger (60), it may not be discharged outdoors but may be returned to the effluent tank (76). That is, if the temperature of the effluent passing through the effluent heat exchanger (60) is within a temperature range capable of heat exchange with the working fluid circulating along the working fluid circuit (40), it may be returned and used for heat exchange.
유출수 열교환기(60)를 경유한 유출수가 옥외로 배출됨으로써, 유출수 탱크(76) 내의 유출 지하수량은 감소될 수 있는데, 유출수 탱크(76)의 수위가 적정 저수위 미만일 경우 유출수 배수펌프(77)의 작동이 정지되고 제2 유출수 배수로(74)를 통한 유출 지하수 배출이 중단될 수 있다.As the effluent through the effluent heat exchanger (60) is discharged outdoors, the amount of effluent groundwater in the effluent tank (76) can be reduced. If the water level of the effluent tank (76) is below an appropriate low water level, the operation of the effluent drainage pump (77) can be stopped and the discharge of effluent groundwater through the second effluent drainage channel (74) can be stopped.
유출수 탱크(76)의 수위가 적정 저수위 이상일 경우에는 유출수 배수펌프(77)의 작동이 계속해서 이루어지고 제2 유출수 배수로(74)를 통한 유출 지하수 배출이 계속해서 이루어진다. 이 과정에서 유출 지하수는 유출수 열교환기(60)를 계속해서 경유한다. 유출수 열교환기(60)를 경유한 유출 지하수의 온도가 일정 조건을 만족하는 경우 유출 지하수는 유출수 탱크(76)로 환수될 수 있다. 이 때, E밸브(V5)의 옥외배수측은 닫히고 유출수 탱크(76) 측은 열린다. 유출수 열교환기(60)를 경유한 유출 지하수의 온도가 일정 조건을 만족하지 못하는 경우 유출 지하수는 옥외로 배출된다. 이 때, E밸브(V5)의 옥외배수측은 열리고 유출수 탱크(76) 측은 닫힌다.When the water level of the effluent tank (76) is higher than the appropriate low water level, the effluent drainage pump (77) continues to operate and the effluent groundwater is continuously discharged through the second effluent drainage channel (74). During this process, the effluent groundwater continues to pass through the effluent heat exchanger (60). When the temperature of the effluent groundwater passing through the effluent heat exchanger (60) satisfies a certain condition, the effluent groundwater can be returned to the effluent tank (76). At this time, the outdoor drainage side of the E valve (V5) is closed and the effluent tank (76) side is opened. When the temperature of the effluent groundwater passing through the effluent heat exchanger (60) does not satisfy a certain condition, the effluent groundwater is discharged outdoors. At this time, the outdoor drainage side of the E valve (V5) is opened and the effluent tank (76) side is closed.
냉난방이 진행되는 동안 상기와 같은 제어 과정을 반복하여 수행함으로써 유출 지하수의 흐름이 효과적으로 제어될 수 있다.By repeating the above control process while heating and cooling are in progress, the flow of groundwater can be effectively controlled.
도 5는 냉방시 작동유체의 온도변화를 보여주는 도면이다. 도 5에서는 지열 에너지 외에 유출 지하수의 에너지를 추가로 활용하여 실내를 냉방할 때 밀폐형 지열 시스템에서 온도가 변화하는 일 예를 보여주고 있다.Figure 5 is a diagram showing the temperature change of the working fluid during cooling. Figure 5 shows an example of the temperature change in a closed geothermal system when cooling a room by additionally utilizing the energy of the groundwater in addition to geothermal energy.
일반적으로 밀폐형 지열시스템에서는 냉방시 히트펌프(20)로 인입되는 인입온도를 30℃로 설계한다. 도 5에서는 냉방시 초기 인입온도를 일반적인 설계온도로 설정하고 지열에너지 외에 유출 지하수가 가지는 에너지를 추가로 활용할 경우 작동유체의 온도 변화가 어떠한지를 보여주고 있다. 작동유체의 온도 변화는 ① 내지 ⑥ 지점에서 온도를 측정하여 그 수치를 확인함으로써 파악할 수 있다.In general, in a closed geothermal system, the inlet temperature to be introduced into the heat pump (20) during cooling is designed to be 30°C. Fig. 5 shows the change in temperature of the working fluid when the initial inlet temperature during cooling is set to the general design temperature and the energy of the flowing groundwater is additionally utilized in addition to the geothermal energy. The change in temperature of the working fluid can be determined by measuring the temperature at
작동유체는 30℃의 온도에서 히트펌프(20)로 인입된다(①지점). 히트펌프(20)로 유입된 작동유체는 히트펌프(20) 내에서 열을 흡수한 후 토출된다. 히트펌프(20)로부터 토출되는 작동유체는 35℃의 온도분포를 갖는다(②지점).The working fluid is introduced into the heat pump (20) at a temperature of 30°C (point ①). The working fluid introduced into the heat pump (20) absorbs heat within the heat pump (20) and then is discharged. The working fluid discharged from the heat pump (20) has a temperature distribution of 35°C (point ②).
히트펌프(20)로부터 토출되는 작동유체는 지중 열교환기(10) 방향으로 환수되는 과정에서 유출수 열교환기(60)를 경유하게 되고, 이 곳에서 유출 지하수 쪽으로 열을 방출하게 된다. 유출수 열교환기(60)로 공급되는 유출 지하수의 온도는 20℃이며, 유출수 열교환기(60)로부터 토출되는 유출 지하수의 온도는 22℃이다. 일반적으로 유출 지하수는 지하층 깊이에 따라 차이가 있겠지만 약 10~25℃의 온도를 유지한다.The working fluid discharged from the heat pump (20) passes through the effluent heat exchanger (60) in the process of being returned toward the ground heat exchanger (10), and here, heat is released toward the effluent groundwater. The temperature of the effluent groundwater supplied to the effluent heat exchanger (60) is 20°C, and the temperature of the effluent groundwater discharged from the effluent heat exchanger (60) is 22°C. In general, the effluent groundwater maintains a temperature of about 10 to 25°C, although this may vary depending on the depth of the underground layer.
작동유체는 유출수 열교환기(60)를 경유하는 과정에서 냉각된 후 환수경로로 다시 복귀하여 지열 환수헤더(42b)로 향한다. 지열 환수헤더(42b)로 향하는 작동유체의 온도는 33℃의 분포를 갖는다(③지점). 히트펌프(20)에서 토출될 때보다 2℃가량 온도가 낮아진 상태이다.The working fluid is cooled during the process of passing through the effluent heat exchanger (60) and then returns to the recovery path and heads to the geothermal recovery header (42b). The temperature of the working fluid heading to the geothermal recovery header (42b) has a distribution of 33°C (point ③). This is about 2°C lower than when it was discharged from the heat pump (20).
작동유체가 지열 환수헤더(42b)를 경유하여 지중에 매립된 지중 열교환기(10)로 환수되면, 작동유체는 지중으로 열을 방출함으로써 온도가 더 낮아져 30℃의 온도분포를 갖는다(④지점). 일반적으로 지중의 온도는 약 13~18℃를 유지하는 것으로 평가된다. 지중 열교환기(10)를 흐르는 작동유체의 온도가 지중 온도보다 높기 때문에 작동유체의 열이 지중으로 방출됨으로써 작동유체의 온도는 낮아진다.When the working fluid is recovered through the geothermal recovery header (42b) to the ground heat exchanger (10) buried in the ground, the working fluid releases heat into the ground, thereby lowering the temperature further and having a temperature distribution of 30°C (point ④). Generally, the temperature of the ground is estimated to be maintained at approximately 13 to 18°C. Since the temperature of the working fluid flowing through the ground heat exchanger (10) is higher than the ground temperature, the heat of the working fluid is released into the ground, thereby lowering the temperature of the working fluid.
지중 열교환기(10)를 경유한 작동유체는 지열 공급헤더(41b)를 거치게 되고 그 온도는 30℃로 유지된다(⑤지점).The working fluid passing through the geothermal heat exchanger (10) passes through the geothermal supply header (41b) and its temperature is maintained at 30°C (point ⑤).
지열 공급헤더(41b)를 경유한 작동유체는 유출수 열교환기(60)를 거치는 과정에서 유출 지하수쪽으로 열을 방출한 후 다시 작동유체 급수로(41)로 복귀한다. 유출수 열교환기(60)를 거쳐 작동유체 급수로(41)로 복귀한 작동유체의 온도는 28℃로 하강한 상태가 된다(⑥지점).The working fluid passing through the geothermal supply header (41b) releases heat toward the effluent groundwater during the process of passing through the effluent heat exchanger (60) and then returns to the working fluid supply channel (41). The temperature of the working fluid returning to the working fluid supply channel (41) through the effluent heat exchanger (60) drops to 28°C (point ⑥).
도 5를 통해 알 수 있듯이, 냉방과정에서 히트펌프(20)로 인입되는 작동유체의 초기 인입온도(EWT:Entering Water Temperature)는 30℃이지만 유출수 열교환기(60)를 통해 유출 지하수와의 열교환을 거친 후에는 인입온도가 28℃로 낮아지는 것을 확인할 수 있다.As can be seen from Fig. 5, the initial entering temperature (EWT: Entering Water Temperature) of the working fluid introduced into the heat pump (20) during the cooling process is 30°C, but after heat exchange with the effluent groundwater through the effluent heat exchanger (60), the entering temperature is confirmed to be lowered to 28°C.
도 6은 난방시 작동유체의 온도변화를 보여주는 도면이다. 도 6에서는 지열 에너지 외에 유출 지하수의 에너지를 추가로 활용하여 실내를 난방할 때 밀폐형 지열 시스템에서 온도가 변화하는 일 예를 보여주고 있다.Figure 6 is a diagram showing the temperature change of the working fluid during heating. Figure 6 shows an example of the temperature change in a closed geothermal system when heating a room by additionally utilizing the energy of the flowing groundwater in addition to geothermal energy.
일반적으로 밀폐형 지열시스템에서는 난방시 히트펌프(20)로 인입되는 인입온도를 5℃로 설계한다. 도 6에서는 난방시 초기 인입온도를 일반적인 설계온도로 설정하고 지열에너지 외에 유출 지하수가 가지는 에너지를 추가로 활용할 경우 작동유체의 온도 변화가 어떠한지를 보여주고 있다. 작동유체의 온도 변화는 ① 내지 ⑥ 지점에서 온도를 측정하여 그 수치를 확인함으로써 파악할 수 있다.In general, in a closed geothermal system, the inlet temperature to be introduced into the heat pump (20) for heating is designed to be 5℃. Fig. 6 shows the change in temperature of the working fluid when the initial inlet temperature for heating is set to the general design temperature and the energy of the flowing groundwater is additionally utilized in addition to the geothermal energy. The change in temperature of the working fluid can be determined by measuring the temperature at
작동유체는 초기 인입온도 5℃로 히트펌프(20)에 유입된다(①지점). 히트펌프(20)로 유입된 작동유체는 히트펌프(20) 내에서 열을 방출한 후 토출된다. 히트펌프(20)로부터 토출되는 작동유체는 1℃의 온도분포를 갖는다(②지점).The working fluid is introduced into the heat pump (20) at an initial inlet temperature of 5°C (point ①). The working fluid introduced into the heat pump (20) releases heat within the heat pump (20) and then is discharged. The working fluid discharged from the heat pump (20) has a temperature distribution of 1°C (point ②).
히트펌프(20)로부터 토출되는 작동유체는 지중 열교환기(10) 방향으로 환수되는 과정에서 유출수 열교환기(60)를 경유하게 되고, 이 곳에서 유출 지하수로부터 열을 흡수하게 된다. 유출수 열교환기(60)로 공급되는 유출 지하수의 온도는 15℃이며, 유출수 열교환기(60)로부터 토출되는 유출 지하수의 온도는 13℃이다. 일반적으로 유출 지하수는 지하층 깊이에 따라 차이가 있겠지만 약 10~25℃의 온도를 유지한다. 겨울철에는 여름철보다 유출 지하수의 온도도 낮아질 수 있다.The working fluid discharged from the heat pump (20) passes through the effluent heat exchanger (60) in the process of being returned toward the ground heat exchanger (10), where it absorbs heat from the effluent groundwater. The temperature of the effluent groundwater supplied to the effluent heat exchanger (60) is 15°C, and the temperature of the effluent groundwater discharged from the effluent heat exchanger (60) is 13°C. In general, the effluent groundwater maintains a temperature of about 10 to 25°C, although this may vary depending on the depth of the underground layer. The temperature of the effluent groundwater may be lower in winter than in summer.
작동유체는 유출수 열교환기(60)를 경유하는 과정에서 가열된 후 환수경로로 다시 복귀하여 지열 환수헤더(42b)로 향한다. 지열 환수헤더(42b)로 향하는 작동유체의 온도는 3℃의 분포를 갖는다(③지점). 히트펌프(20)에서 토출될 때보다 2℃가량 온도가 높아진다.The working fluid is heated during the process of passing through the effluent heat exchanger (60) and then returns to the recovery path and heads to the geothermal recovery header (42b). The temperature of the working fluid heading to the geothermal recovery header (42b) has a distribution of 3℃ (point ③). The temperature is about 2℃ higher than when discharged from the heat pump (20).
작동유체가 지열 환수헤더(42b)를 경유하여 지중에 매립된 지중 열교환기(10)로 환수되면, 작동유체는 지중으로부터 열을 흡수함으로써 온도가 더 높아져 5℃의 온도분포를 갖는다(④지점). 일반적으로 지중의 온도는 약 13~18℃를 유지하는 것으로 평가된다. 지중 열교환기(10)를 흐르는 작동유체의 온도가 지중 온도보다 낮기 때문에 지중의 열이 작동유체로 전달됨으로써 작동유체의 온도는 높아진다.When the working fluid is returned to the ground heat exchanger (10) buried in the ground via the geothermal recovery header (42b), the working fluid absorbs heat from the ground, thereby increasing its temperature and having a temperature distribution of 5℃ (point ④). In general, the temperature of the ground is estimated to be maintained at about 13 to 18℃. Since the temperature of the working fluid flowing through the ground heat exchanger (10) is lower than the ground temperature, the heat of the ground is transferred to the working fluid, thereby increasing the temperature of the working fluid.
지중 열교환기(10)를 경유한 작동유체는 지열 공급헤더(41b)를 거치게 되고 그 온도는 5℃로 유지된다(⑤지점).The working fluid passing through the geothermal heat exchanger (10) passes through the geothermal supply header (41b) and its temperature is maintained at 5°C (point ⑤).
지열 공급헤더(41b)를 경유한 작동유체는 유출수 열교환기(60)를 거치는 과정에서 유출 지하수로부터 열을 흡수한 후 다시 작동유체 급수로(41)로 복귀한다. 유출수 열교환기(60)를 거쳐 작동유체 급수로(41)로 복귀한 작동유체의 온도는 7℃로 상승한 상태가 된다(⑥지점).The working fluid passing through the geothermal supply header (41b) absorbs heat from the effluent groundwater while passing through the effluent heat exchanger (60) and then returns to the working fluid supply channel (41). The temperature of the working fluid returning to the working fluid supply channel (41) through the effluent heat exchanger (60) rises to 7°C (point ⑥).
도 6을 통해 알 수 있듯이, 난방과정에서 히트펌프(20)로 인입되는 작동유체의 초기 인입온도는 5℃이지만 유출수 열교환기(60)를 통해 유출 지하수와의 열교환을 거친 후에는 인입온도가 7℃로 높아지는 것을 확인할 수 있다.As can be seen from Fig. 6, the initial inlet temperature of the working fluid introduced into the heat pump (20) during the heating process is 5°C, but after heat exchange with the effluent groundwater through the effluent heat exchanger (60), the inlet temperature can be confirmed to increase to 7°C.
도 7은 냉난방시 히트펌프의 인입온도 변화에 따른 히트펌프의 성능계수 변화를 나타낸 그래프이다. 도 7의 (a)는 냉방시 히트펌프의 성능계수 변화를 보여주는 그래프이고, 도 7의 (b)는 난방시 히트펌프의 성능계수 변화를 보여주는 그래프이다. 도 7의 각 그래프에서 X축은 인입온도를 나타내고 Y축은 성능계수를 나타낸다.Fig. 7 is a graph showing the change in the performance coefficient of a heat pump according to the change in the inlet temperature of the heat pump during cooling and heating. Fig. 7 (a) is a graph showing the change in the performance coefficient of a heat pump during cooling, and Fig. 7 (b) is a graph showing the change in the performance coefficient of a heat pump during heating. In each graph of Fig. 7, the X-axis represents the inlet temperature, and the Y-axis represents the performance coefficient.
히트펌프(20)의 성능계수(COP; Coefficient of performance)는 작동유체의 인입온도에 따라 변화된다. 냉방시는 인입온도가 낮을수록, 난방시는 인입온도가 높을수록 성능계수가 높아지는 것을 알 수 있다. 예컨대, 냉방시 인입온도가 30℃일 때 성능계수는 약 4.76이고, 29℃일 때 약 4.91이며, 28℃일 때 약 5.04로 인입온도가 낮아질수록 히트펌프의 성능계수가 높아진다.The coefficient of performance (COP) of the heat pump (20) changes depending on the inlet temperature of the working fluid. It can be seen that the coefficient of performance increases as the inlet temperature decreases during cooling and as the inlet temperature increases during heating. For example, when the inlet temperature is 30°C during cooling, the coefficient of performance is about 4.76, when it is 29°C, it is about 4.91, and when it is 28°C, it is about 5.04, so the coefficient of performance of the heat pump increases as the inlet temperature decreases.
성능계수가 향상될수록 운전비용을 절감할 수 있다. 도 5 및 도 6에서 살펴본 바와 같이, 지열에너지만을 이용하여 냉난방할 경우와 대비하여 유출 지하수가 가지는 에너지를 추가로 활용할 경우 히트펌프로 인입되는 인입온도가 냉방시는 2℃가량 낮아지고 난방시는 2℃가량 높아지는 것을 확인할 수 있었다. 즉, 도 7에서 알 수 있듯이 지열에너지만을 이용하여 냉난방하는 경우와 대비하여 유출 지하수를 추가 활용하여 냉난방하는 경우 히트펌프의 성능계수가 향상됨을 알 수 있다.As the performance coefficient improves, the operating cost can be reduced. As examined in FIGS. 5 and 6, compared to the case of using only geothermal energy for heating and cooling, when the energy of the flowing groundwater is additionally utilized, the inlet temperature of the heat pump is lowered by about 2℃ for cooling and higher by about 2℃ for heating. That is, as can be seen in FIG. 7, the performance coefficient of the heat pump is improved when the flowing groundwater is additionally utilized for heating and cooling compared to the case of using only geothermal energy for heating and cooling.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 유출 지하수를 이용한 지열 냉난방 시스템의 전체적인 구성도이다.Figure 8 is a general configuration diagram of a geothermal heating and cooling system using leaked groundwater according to a second embodiment of the present invention.
본 발명의 제2 실시예에 따른 유출 지하수를 이용한 지열 냉난방 시스템에 따르면, 냉난방 부하장치(30)와 유출 지하수 사이의 열교환이 직접 이루어지도록 하는 구조를 더 구비함으로써 냉난방 성능을 더 향상시킬 수 있다. 즉, 유출수 탱크(76)의 온도조건(유출 지하수의 온도조건)이 냉난방 부하장치(30)와 바로 열교환할 수 있는 조건이면 히트펌프(20)를 이용한 열교환 이전에 프리 쿨링 또는 프리 히팅의 개념 즉, 사전 냉난방 개념으로 유출 지하수와 냉난방 부하장치(30) 사이의 열교환을 진행할 수 있다.According to the geothermal heating and cooling system using the discharged groundwater according to the second embodiment of the present invention, the heating and cooling performance can be further improved by further providing a structure that allows direct heat exchange between the heating and cooling load device (30) and the discharged groundwater. That is, if the temperature condition of the discharged water tank (76) (the temperature condition of the discharged groundwater) is a condition that allows direct heat exchange with the heating and cooling load device (30), heat exchange between the discharged groundwater and the heating and cooling load device (30) can be performed before the heat exchange using the heat pump (20) using the concept of pre-cooling or pre-heating, that is, the concept of pre-cooling and heating.
이를 위해 본 발명의 제2 실시예에서는 유출수 열교환기(60A)(60B)를 두 개 구비할 수 있다. 제1 유출수 열교환기(60A)는 본 발명의 제1 실시예의 유출수 열교환기(60)와 동일한 연결 구조를 가지며, 제2 유출수 열교환기(60B)는 유출 지하수와 냉난방 부하장치(30) 사이의 열교환을 위해 추가적으로 구비된다. 제2 유출수 열교환기(60B)는 유출수 탱크(76)에서 측정되는 유출 지하수의 온도 조건에 따라 선택적으로 가동될 수 있다.To this end, the second embodiment of the present invention may be provided with two effluent heat exchangers (60A) (60B). The first effluent heat exchanger (60A) has the same connection structure as the effluent heat exchanger (60) of the first embodiment of the present invention, and the second effluent heat exchanger (60B) is additionally provided for heat exchange between the effluent groundwater and the cooling and heating load device (30). The second effluent heat exchanger (60B) may be selectively operated depending on the temperature condition of the effluent groundwater measured in the effluent tank (76).
제1, 2 유출수 열교환기(60A)(60B)는 제2 유출수 배수로(74)에 병렬로 연결된다.The first and second effluent heat exchangers (60A)(60B) are connected in parallel to the second effluent drain (74).
도 9는 도 8의 A부를 확대한 도면이다.Figure 9 is an enlarged drawing of part A of Figure 8.
히트펌프(20)와 냉난방 부하장치(30) 사이에는 냉난방유체가 순환한다.A heating and cooling fluid circulates between the heat pump (20) and the heating and cooling load device (30).
냉난방 부하장치(30)로는 상술한 바와 같이 공조장치 또는 팬코일유니트가 사용될 수 있다. 이 때, 냉난방유체가 순환하는 경로는 폐회로로 구성되며, 냉난방유체는 물이거나 물과 부동액이 혼합된 형태일 수 있다. 한편, 냉난방 부하장치(30)로 냉온수기가 사용될 수도 있다. 이 때, 냉난방유체는 물일 수 있고, 냉난방유체가 순환하는 경로는 개방회로로 구성될 수도 있다.As described above, an air conditioner or a fan coil unit may be used as the cooling and heating load device (30). At this time, the path through which the cooling and heating fluid circulates is configured as a closed circuit, and the cooling and heating fluid may be water or a mixture of water and antifreeze. Meanwhile, a chiller or hot water heater may be used as the cooling and heating load device (30). At this time, the cooling and heating fluid may be water, and the path through which the cooling and heating fluid circulates may be configured as an open circuit.
히트펌프(20)와 냉난방 부하장치(30) 사이에는 냉난방유체가 순환하는 냉난방유체 순환로(90)가 형성된다. 냉난방유체 순환로(90)는, 히트펌프(20)의 유입측과 냉난방 부하장치(30)의 토측측을 연결하는 냉난방유체 급수관로(91), 히트펌프(20)의 토출측과 냉난방 부하장치(30)의 유입측을 연결하는 냉난방유체 환수관로(92), 및 냉난방유체 급수관로(91)와 냉난방유체 환수관로(92)를 직접 연결하는 바이패스 관로(93)를 포함한다.A heating and cooling fluid circuit (90) is formed between the heat pump (20) and the heating and cooling load device (30) in which the heating and cooling fluid circulates. The heating and cooling fluid circuit (90) includes a heating and cooling fluid supply pipe (91) connecting the inlet side of the heat pump (20) and the outlet side of the heating and cooling load device (30), a heating and cooling fluid return pipe (92) connecting the outlet side of the heat pump (20) and the inlet side of the heating and cooling load device (30), and a bypass pipe (93) directly connecting the heating and cooling fluid supply pipe (91) and the heating and cooling fluid return pipe (92).
냉난방유체 순환로(90)에는 제2 유출수 열교환기(60B)와 연결되는 냉난방유체 열교환로(100)가 연결된다. 냉난방유체 열교환로(100)는, 제2 유출수 열교환기(60B)의 유입측과 냉난방유체 급수관로(91)를 연결하는 급수 공급관로(101), 제2 유출수 열교환기(60B)의 토출측과 냉난방유체 급수관로(91)를 연결하는 급수 리턴관로(102)를 포함한다. 냉난방유체 급수관로(91)와 급수 공급관로(101)가 연결되는 지점은 바이패스 관로(93)와 냉난방 부하장치(30) 사이에 위치되며, 냉난방유체 급수관로(91)와 급수 리턴관로(102)의 연결지점은 급수 공급관로(101)와 바이패스 관로(93) 사이에 위치된다.A heating and cooling fluid heat exchanger (100) connected to a second effluent heat exchanger (60B) is connected to the heating and cooling fluid circulation path (90). The heating and cooling fluid heat exchanger (100) includes a water supply pipe (101) connecting the inlet side of the second effluent heat exchanger (60B) and the heating and cooling fluid supply pipe (91), and a water return pipe (102) connecting the discharge side of the second effluent heat exchanger (60B) and the heating and cooling fluid supply pipe (91). The point where the cooling and heating fluid supply pipe (91) and the water supply pipe (101) are connected is located between the bypass pipe (93) and the cooling and heating load device (30), and the point where the cooling and heating fluid supply pipe (91) and the water return pipe (102) are connected is located between the water supply pipe (101) and the bypass pipe (93).
냉난방유체 급수관로(91)와 급수 공급관로(101)의 연결부위에는 삼방밸브 형태의 F밸브(V6)가 구비됨으로써 냉난방유체의 흐름 방향을 변경할 수 있다. 냉난방유체 환수관로(92)와 바이패스 관로(93)의 연결부위에는 삼방밸브 형태의 G밸브(V7)가 구비됨으로써 냉난방유체의 흐름 방향으로 변경할 수 있다.A three-way valve-type F valve (V6) is provided at the connection point between the heating and cooling fluid supply pipe (91) and the water supply pipe (101), thereby changing the flow direction of the heating and cooling fluid. A three-way valve-type G valve (V7) is provided at the connection point between the heating and cooling fluid return pipe (92) and the bypass pipe (93), thereby changing the flow direction of the heating and cooling fluid.
냉난방유체 급수관로(91)에는 냉난방유체가 냉난방유체 순환로(90) 또는 냉난방유체 열교환로(100)를 따라 흐르도록 하는 냉난방유체 순환펌프(110)가 연결된다.A heating and cooling fluid circulation pump (110) is connected to the heating and cooling fluid supply pipe (91) to allow the heating and cooling fluid to flow along the heating and cooling fluid circulation path (90) or the heating and cooling fluid heat exchange path (100).
상술한 바와 같이 유출수 탱크(76)의 온도조건(유출 지하수의 온도조건)이 냉난방 부하장치(30)와 바로 열교환할 수 있는 조건이면 히트펌프(20)를 이용한 열교환 이전에 유출 지하수와 냉난방 부하장치(30) 사이의 열교환을 직접 진행할 수 있다.As described above, if the temperature condition of the effluent tank (76) (temperature condition of the effluent groundwater) is such that direct heat exchange with the heating and cooling load device (30) is possible, heat exchange between the effluent groundwater and the heating and cooling load device (30) can be performed directly before heat exchange using the heat pump (20).
이 경우, F밸브(V6)가 냉난방 부하장치(30) 및 제2 유출수 열교환기(60B) 방향으로는 열리고 히트펌프(20) 방향으로는 닫힌다. G밸브(V7)의 경우, 바이패스 관로(93) 및 냉난방 부하장치(30) 방향으로는 열리고 히트펌프(20) 방향으로는 닫힌다. 따라서, 냉난방 부하장치(30)로부터 토출되는 냉난방유체는 냉난방유체 급수관로(91)를 따라 흐르다가 제2 유출수 열교환기(60B)를 경유하면서 유출 지하수와 열교환을 거친다. 제2 유출수 열교환기(60B)를 거친 냉난방유체는 다시 냉난방유체 급수관로(91), 바이패스 관로(93) 및 냉난방유체 환수관로(92)를 통해 냉난방 부하장치(30)로 환수된다.In this case, the F valve (V6) opens toward the heating and cooling load device (30) and the second effluent heat exchanger (60B), and closes toward the heat pump (20). In the case of the G valve (V7), it opens toward the bypass pipe (93) and the heating and cooling load device (30), and closes toward the heat pump (20). Therefore, the heating and cooling fluid discharged from the heating and cooling load device (30) flows along the heating and cooling fluid supply pipe (91) and undergoes heat exchange with the effluent groundwater while passing through the second effluent heat exchanger (60B). The heating and cooling fluid that has passed through the second effluent heat exchanger (60B) is then returned to the heating and cooling load device (30) through the heating and cooling fluid supply pipe (91), the bypass pipe (93), and the heating and cooling fluid return pipe (92).
이러한 형태의 사전 냉난방 과정은 냉난방유체가 히트펌프(20)를 경유하지 않고도 사전 냉난방을 위한 충분한 에너지를 유출 지하수를 통해서 얻을 수 있는 경우에 이루어질 수 있다.This type of pre-cooling/heating process can be accomplished when the cooling/heating fluid can obtain sufficient energy for pre-cooling/heating through the groundwater without passing through a heat pump (20).
만일, 유출 지하수와의 열교환을 통해 사전 냉난방에 필요한 에너지를 충분히 얻을 수 없는 경우에는 제2 유출수 열교환기(60B)를 경유한 냉난방유체가 히트펌프(20)를 경유하도록 하여 사전 냉난방시 요구되는 에너지를 보충할 수 있다. 이 경우, G밸브(V7)가 냉난방 부하장치(30) 및 히트펌프(20) 방향으로는 열리고 바이패스 관로(93) 방향으로는 닫힘으로써, 제2 유출수 열교환기(60B)를 경유한 냉난방유체는 바이패스 관로(93)를 경유하지 않고 히트펌프(20)를 경유한 후 냉난방 부하장치(30)로 환수된다.If the energy required for pre-cooling and heating cannot be sufficiently obtained through heat exchange with the effluent groundwater, the energy required for pre-cooling and heating can be supplemented by having the heating and cooling fluid passing through the second effluent heat exchanger (60B) pass through the heat pump (20). In this case, the G valve (V7) is opened toward the heating and cooling load device (30) and the heat pump (20) and closed toward the bypass pipe (93), so that the heating and cooling fluid passing through the second effluent heat exchanger (60B) passes through the heat pump (20) without passing through the bypass pipe (93) and is then returned to the heating and cooling load device (30).
도 10은 도 8의 B부를 확대한 도면이다.Figure 10 is an enlarged drawing of section B of Figure 8.
상술한 바와 같이 제1, 2 유출수 열교환기(60A)(60B)는 제2 유출수 배수로(74)에 병렬로 연결된다. 제2 유출수 배수로(74)와 각 유출수 열교환기(60A)(60B)의 유입측 및 토출측은 별도의 연결관들로 연결된다. 제1, 2 유출수 열교환기(60A)(60B)의 유입측과 연결되는 연결관과 제2 유출수 배수로(74)가 연결되는 부분에는 H밸브(V8)와 I밸브(V9)가 각각 구비되어 제1, 2 유출수 열교환기(60A)(60B)로의 유출 지하수 공급을 조절할 수 있다.As described above, the first and second effluent heat exchangers (60A) (60B) are connected in parallel to the second effluent drainage channel (74). The second effluent drainage channel (74) and the inlet and outlet sides of each effluent heat exchanger (60A) (60B) are connected by separate connecting pipes. An H valve (V8) and an I valve (V9) are respectively provided at the portion where the connecting pipes connected to the inlet sides of the first and second effluent heat exchangers (60A) (60B) and the second effluent drainage channel (74) are connected to control the supply of effluent groundwater to the first and second effluent heat exchangers (60A) (60B).
제2 유출수 열교환기(60B)에는 유출 지하수가 경유하는 유출수 경로와 냉난방유체가 경유하는 냉난방유체 경로가 형성된다.In the second effluent heat exchanger (60B), an effluent path through which effluent groundwater passes and a heating and cooling fluid path through which heating and cooling fluid passes are formed.
제1, 2 유출수 열교환기(60A)(60B)는 모두 판형 열교환기 형태로 구비될 수 있다.Both the first and second effluent heat exchangers (60A) (60B) can be provided in the form of plate heat exchangers.
도 11은 제1, 2 유출수 열교환기의 작동이 제어되는 과정을 나타낸 순서도이다.Figure 11 is a flowchart showing the process of controlling the operation of the first and second effluent heat exchangers.
도 11에서는 지열+유출 지하수를 이용한 냉난방이 진행되기 이전 유출 지하수만을 이용해 미리 냉난방이 가능한지 여부를 판단한 후 가능하다고 판단되면 사전 냉난방(프리 쿨링 또는 프리 히팅)을 진행하는 과정을 포함한 전체 제어 과정을 보여주고 있다.Figure 11 shows the entire control process, including the process of determining whether heating and cooling is possible in advance using only the discharged groundwater before heating and cooling using geothermal heat + discharged groundwater is performed, and then performing pre-cooling and heating (pre-cooling or pre-heating) if it is determined to be possible.
지열+유출 지하수를 이용한 냉난방을 시작하기에 앞서서 사전 냉난방을 위한 조건이 충족되는지 여부를 먼저 판단하게 된다. 사전 냉난방의 가능 조건은 실내 온도와 유출 지하수의 온도차로 결정할 수 있다. 예컨대, 실내 온도와 유출 지하수의 온도차가 설정치 이상이면 사전 냉난방이 가능한 것으로 판단할 수 있고, 설정치 미만이면 사전 냉난방 조건이 아닌 것으로 판단할 수 있다.Before starting heating and cooling using geothermal heat + groundwater outflow, it is first determined whether the conditions for pre-cooling and heating are met. The possible conditions for pre-cooling and heating can be determined by the temperature difference between the indoor temperature and the outflow groundwater. For example, if the temperature difference between the indoor temperature and the outflow groundwater is greater than the set value, it can be determined that pre-cooling and heating are possible, and if it is less than the set value, it can be determined that the pre-cooling and heating conditions are not met.
사전 냉난방 조건이 만족되면, 제2 유출수 열교환기(60B)를 사용해야 하므로 제2 유출수 열교환기(60B)로 유출수를 공급하는데 관여하는 밸브, 및 제2 유출수 열교환기(60B)로 냉난방유체를 공급하는데 관여하는 밸브의 개폐상태가 조절되어야 한다.When the pre-cooling and heating conditions are satisfied, the second effluent heat exchanger (60B) must be used, so the opening and closing states of the valve involved in supplying effluent to the second effluent heat exchanger (60B) and the valve involved in supplying cooling and heating fluid to the second effluent heat exchanger (60B) must be controlled.
즉, 사전 냉난방 조건이 만족되면, F밸브(V6)의 경우 제2 유출수 열교환기(60B) 쪽은 열리고 히트펌프(20) 쪽은 닫히며, H밸브(V8)의 경우 제1 유출수 열교환기(60A) 쪽은 닫히고 옥외배수측은 열리며, I밸브(V9)의 경우 제2 유출수 열교환기(60B) 쪽은 열리고 옥외배수측은 닫힌다.That is, when the pre-cooling and heating conditions are satisfied, in the case of the F valve (V6), the second effluent heat exchanger (60B) side is opened and the heat pump (20) side is closed, in the case of the H valve (V8), the first effluent heat exchanger (60A) side is closed and the outdoor drain side is opened, and in the case of the I valve (V9), the second effluent heat exchanger (60B) side is opened and the outdoor drain side is closed.
사전 냉난방 조건이 만족되지 않으면 제2 유출수 열교환기(60B)는 사용하지 않고 제1 유출수 열교환기(60A)만을 사용하게 된다. 따라서, 제1 유출수 열교환기(60A)를 사용하기 전 그 사용조건이 만족되는지 여부를 먼저 판단하게 된다. 제1 유출수 열교환기(60A) 사용조건으로는, 냉방시 작동유체의 환수 온도가 유출 지하수의 온도보다 높은 지 여부, 난방시 작동유체의 환수 온도가 유출 지하수의 온도보다 낮은 지 여부, 냉방시 지열 공급헤더(41b)를 통과한 작동유체 온도가 유출 지하수의 온도보다 높은 지 여부, 난방시 지열 공급헤더(41b)를 통과한 작동유체 온도가 유출 지하수의 온도보다 낮은 지 여부 등을 판단하게 된다.If the pre-cooling and heating conditions are not satisfied, the second effluent heat exchanger (60B) is not used and only the first effluent heat exchanger (60A) is used. Therefore, before using the first effluent heat exchanger (60A), it is first determined whether its usage conditions are satisfied. As the usage conditions of the first effluent heat exchanger (60A), whether the return temperature of the working fluid during cooling is higher than the temperature of the effluent groundwater, whether the return temperature of the working fluid during heating is lower than the temperature of the effluent groundwater, whether the temperature of the working fluid passing through the geothermal supply header (41b) during cooling is higher than the temperature of the effluent groundwater, and whether the temperature of the working fluid passing through the geothermal supply header (41b) during heating is lower than the temperature of the effluent groundwater, etc. are determined.
제1 유출수 열교환기(60A)의 사용조건이 만족되면, F밸브(V6)의 경우 제2 유출수 열교환기(60B)쪽은 닫히고 히트펌프(20) 쪽은 열리며, H밸브(V8)의 경우 제1 유출수 열교환기(60A) 쪽은 열리고 옥외배수측 쪽은 닫히며, I밸브(V9)의 경우 제2 유출수 열교환기(60B) 쪽은 닫히고 옥외배수 쪽은 열리며, A밸브(V1)의 경우 제1 유출수 열교환기(60A) 쪽은 열리고 지열 환수헤더(42b) 쪽은 닫히며, B밸브(V2)의 경우 제1 유출수 열교환기(60A) 쪽은 열리고 히트펌프(20) 쪽은 닫힌다. When the conditions for use of the first effluent heat exchanger (60A) are satisfied, in the case of the F valve (V6), the second effluent heat exchanger (60B) side is closed and the heat pump (20) side is opened, in the case of the H valve (V8), the first effluent heat exchanger (60A) side is opened and the outdoor drain side is closed, in the case of the I valve (V9), the second effluent heat exchanger (60B) side is closed and the outdoor drain side is opened, in the case of the A valve (V1), the first effluent heat exchanger (60A) side is opened and the geothermal recovery header (42b) side is closed, and in the case of the B valve (V2), the first effluent heat exchanger (60A) side is open and the heat pump (20) side is closed.
제1 유출수 열교환기(60A)의 사용조건이 만족되지 못하면, H밸브(V8)의 경우 제1 유출수 열교환기(60A) 쪽은 닫히고 옥외배수 쪽은 열리며, I밸브(V9)의 경우 제2 유출수 열교환기(60B) 쪽은 닫히고 옥외배수 쪽은 열리며, A밸브(V3)의 경우 제1 유출수 열교환기(60A) 쪽은 닫히고 지열 환수헤더(42b) 쪽은 열리며, B밸브(V4)의 경우 제1 유출수 열교환기(60A) 쪽은 닫히고 히트펌프(20) 쪽은 열린다.If the conditions for use of the first effluent heat exchanger (60A) are not satisfied, in the case of the H valve (V8), the first effluent heat exchanger (60A) side is closed and the outdoor drainage side is opened, in the case of the I valve (V9), the second effluent heat exchanger (60B) side is closed and the outdoor drainage side is opened, in the case of the A valve (V3), the first effluent heat exchanger (60A) side is closed and the geothermal recovery header (42b) side is opened, and in the case of the B valve (V4), the first effluent heat exchanger (60A) side is closed and the heat pump (20) side is opened.
이상과 같이 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 유출 지하수를 이용한 지열 냉난방 시스템 및 방법을 첨부된 도면들을 참조로 상세히 설명하였으나, 본 발명은 상술한 실시예들에 한정되지 않으며, 특허청구범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 예컨대, 본 발명의 실시예들에는 작동유체와 냉난방유체로 액체만이 예시되어 있으나, 이에 한정되지 않고 기체가 사용될 수도 있다.As described above, the geothermal heating and cooling system and method using groundwater discharge according to preferred embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the attached drawings, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and may be implemented in various modified forms within the scope of the patent claims. For example, in the embodiments of the present invention, only liquids are exemplified as working fluids and heating and cooling fluids, but the present invention is not limited thereto and gases may also be used.
10 : 지중 열교환기 20 : 히트펌프
30 : 냉난방 부하장치 40 : 작동유체 순환로
41 : 작동유체 급수로 42 : 작동유체 환수로
43 : 환수 열교환로 44 : 급수 열교환로
50 : 작동유체 순환펌프 60 : 유출수 열교환기
70 : 유출수 급배수수단 71 : 유출수 집수정
72 : 영구 배수펌프 73 : 제1 유출수 배수로
74 : 제2 유출수 배수로 75 : 유출수 여과기
76 : 유출수 탱크 77 : 유출수 배수펌프
78 : 유출수 환수로 79 : 유출수 열교환로
80 : 지열팽창탱크 90 : 냉난방유체 순환로
91 : 냉난방유체 급수관로 92 : 냉난방유체 환수관로
93 : 바이패스 관로 100 : 냉난방유체 열교환로
101 : 급수 공급관로 102 : 급수 리턴관로
110 : 냉난방유체 순환펌프10: Ground heat exchanger 20: Heat pump
30: Cooling and heating load device 40: Working fluid circulation path
41: Working fluid supply channel 42: Working fluid return channel
43: Recovery heat exchanger 44: Feed water heat exchanger
50: Working fluid circulation pump 60: Effluent heat exchanger
70: Effluent drainage means 71: Effluent collection well
72: Permanent drainage pump 73: First effluent drain
74: Second effluent drain 75: Effluent filter
76: Effluent tank 77: Effluent drain pump
78: Effluent recovery channel 79: Effluent heat exchange channel
80: Geothermal expansion tank 90: Heating and cooling fluid circuit
91: Heating and cooling fluid supply pipe 92: Heating and cooling fluid return pipe
93: Bypass pipe 100: Heating and cooling fluid heat exchanger
101: Water supply pipe 102: Water return pipe
110: Heating and cooling fluid circulation pump
Claims (14)
작동유체를 통해 전달되는 지열을 열원으로 냉난방 부하장치의 냉난방유체를 냉각 또는 가열하는 히트펌프;
상기 지중 열교환기와 히트펌프 사이에 구비되며 작동유체가 충전되어 흐르는 작동유체 순환로; 및
상기 작동유체 순환로 및 유출 지하수 이송 경로와 연결되어, 작동유체와 유출 지하수 사이의 열교환이 이루어지는 제1 유출수 열교환기;를 포함하는,
유출 지하수를 이용한 지열 냉난방 시스템.A ground heat exchanger that is buried in the ground and has a working fluid flowing inside it, absorbing heat from the ground or releasing heat to the ground;
A heat pump that cools or heats the heating and cooling fluid of a heating and cooling load device using geothermal heat transferred through a working fluid as a heat source;
A working fluid circulation path provided between the above-mentioned ground heat exchanger and the heat pump and in which the working fluid is filled and flows; and
A first effluent heat exchanger, which is connected to the working fluid circulation path and the effluent groundwater transport path, and in which heat exchange between the working fluid and the effluent groundwater is performed;
Geothermal heating and cooling system using groundwater.
상기 작동유체 순환로는 폐회로 형태로 구비되는,
유출 지하수를 이용한 지열 냉난방 시스템.In the first paragraph,
The above working fluid circulation path is provided in a closed circuit form.
Geothermal heating and cooling system using groundwater.
유출 지하수를 상기 제1 유출수 열교환기로 공급하거나 옥외 배출하기 위한 유출수 급배수수단을 더 포함하는,
유출 지하수를 이용한 지열 냉난방 시스템.In the first paragraph,
Further comprising an effluent water supply and drainage means for supplying the effluent groundwater to the first effluent water heat exchanger or discharging it outdoors.
Geothermal heating and cooling system using groundwater.
상기 유출수 급배수수단은,
유출 지하수가 집수되는 유출수 집수정;
상기 유출수 집수정에 구비되는 영구배수펌프;
상기 영구배수펌프와 옥외를 연결하여 유출수의 제1 배수경로를 형성하는 제1 유출수 배수로;
상기 제1 유출수 배수로로부터 분기되고 옥외와 연결되어 유출 지하수의 제2 배수경로를 형성하며, 상기 제1 유출수 열교환기와도 연결되어 제1 유출수 열교환기로의 유출수 공급경로를 형성하는 제2 유출수 배수로;
상기 제2 유출수 배수로에 구비되는 유출수 여과기;
상기 제2 유출수 배수로에서 상기 유출수 여과기와 제1 유출수 열교환기 사이에 배치되는 유출수 탱크; 및
상기 제2 유출수 배수로와 연결되는 유출수 배수펌프;를 포함하는,
유출 지하수를 이용한 지열 냉난방 시스템.In the third paragraph,
The above-mentioned effluent supply and drainage means are,
A runoff collection well where runoff groundwater is collected;
A permanent drainage pump provided in the above effluent collection tank;
A first effluent drainage channel connecting the above permanent drainage pump and the outdoors to form a first drainage path for effluent;
A second effluent drainage channel branched from the first effluent drainage channel and connected to the outdoors to form a second drainage path for effluent groundwater, and also connected to the first effluent heat exchanger to form an effluent supply path to the first effluent heat exchanger;
An effluent filter provided in the second effluent drain;
An effluent tank disposed between the effluent filter and the first effluent heat exchanger in the second effluent drain; and
Including a drainage pump connected to the second drainage channel;
Geothermal heating and cooling system using groundwater.
상기 유출수 급배수수단은,
상기 제2 유출수 배수로와 상기 유출수 탱크를 연결하여 상기 유출수 열교환기를 경유한 유출 지하수를 상기 유출수 탱크로 환수하기 위한 유출수 환수로를 더 포함하는,
유출 지하수를 이용한 지열 냉난방 시스템.In paragraph 4,
The above-mentioned effluent supply and drainage means are,
Further comprising an effluent recovery channel connecting the second effluent drainage channel and the effluent tank to recover effluent groundwater passing through the effluent heat exchanger to the effluent tank.
Geothermal heating and cooling system using groundwater.
상기 유출수 급배수수단은,
상기 제2 유출수 배수로와 상기 제1 유출수 열교환기를 연결하여, 상기 제2유출수 배수로 내의 유출수가 상기 제1 유출수 열교환기를 경유한 후 상기 제2 유출수 배수로로 리턴되도록 하는 유출수 열교환로를 더 포함하는,
유출 지하수를 이용한 지열 냉난방 시스템.In paragraph 5,
The above-mentioned effluent supply and drainage means are,
Further comprising an effluent heat exchanger connecting the second effluent drainage channel and the first effluent heat exchanger so that effluent in the second effluent drainage channel returns to the second effluent drainage channel after passing through the first effluent heat exchanger.
Geothermal heating and cooling system using groundwater.
상기 작동유체 순환로는,
상기 지중 열교환기의 토출측과 상기 히트펌프의 유입측을 연결하여, 상기 지중 열교환기를 경유한 작동유체를 상기 히트펌프로 이송하는 작동유체 급수로; 및
상기 지중 열교환기의 유입측과 상기 히트펌프의 토출측을 연결하여, 상기 히트펌프를 경유한 작동유체를 상기 지중 열교환기로 이송하는 작동유체 환수로;를 포함하는,
유출 지하수를 이용한 지열 냉난방 시스템.In the first paragraph,
The above working fluid circulation path is:
A working fluid supply channel that connects the discharge side of the above-mentioned ground heat exchanger and the inlet side of the above-mentioned heat pump, and transfers the working fluid passing through the above-mentioned ground heat exchanger to the above-mentioned heat pump; and
A working fluid recovery path that connects the inlet side of the ground heat exchanger and the discharge side of the heat pump, and transfers the working fluid passing through the heat pump to the ground heat exchanger;
Geothermal heating and cooling system using groundwater.
상기 작동유체 순환로는,
상기 작동유체 급수로와 상기 제1 유출수 열교환기를 연결하여, 상기 히트펌프로 이송되는 작동유체가 상기 제1 유출수 열교환기를 경유하도록 하는 급수 열교환로; 및
상기 작동유체 환수로와 상기 제1 유출수 열교환기를 연결하여, 상기 지중 열교환기로 이송되는 작동유체가 상기 제1 유출수 열교환기를 경유하도록 하는 환수 열교환로;를 더 포함하는,
유출 지하수를 이용한 지열 냉난방 시스템.In Article 7,
The above working fluid circulation path is:
A feed water heat exchanger that connects the above working fluid feed water channel and the first effluent heat exchanger so that the working fluid transferred to the heat pump passes through the first effluent heat exchanger; and
Further comprising a recovery heat exchanger that connects the working fluid recovery channel and the first effluent heat exchanger so that the working fluid transferred to the ground heat exchanger passes through the first effluent heat exchanger;
Geothermal heating and cooling system using groundwater.
상기 유출수 집수정에 구비되어 유출 지하수 수질을 측정하는 수질 측정수단; 및
상기 유출수 탱크에 구비되어 유출 지하수 수위를 측정하는 수위센서;를 더 포함하는,
유출 지하수를 이용한 지열 냉난방 시스템.In paragraph 4,
A water quality measuring means provided in the above-mentioned effluent collection well for measuring the quality of effluent groundwater; and
Further comprising a water level sensor provided in the above effluent tank for measuring the effluent groundwater level;
Geothermal heating and cooling system using groundwater.
상기 히트펌프와 냉난방 부하장치를 연결하며 내부에 냉난방유체가 순환하는 냉난방유체 순환로; 및
상기 냉난방유체 순환로 및 상기 유출 지하수 이송 경로와 연결되어, 상기 냉난방유체와 유출 지하수 사이의 열교환이 이루어지는 제2 유출수 열교환기;를 더 포함하는,
유출 지하수를 이용한 지열 냉난방 시스템.In the first paragraph,
A heating and cooling fluid circulation path connecting the above heat pump and the heating and cooling load device and in which heating and cooling fluid circulates inside; and
Further comprising a second effluent heat exchanger connected to the above cooling and heating fluid circulation path and the above effluent groundwater transport path, in which heat exchange between the above cooling and heating fluid and the effluent groundwater takes place;
Geothermal heating and cooling system using groundwater.
(b) 제1 유출수 열교환기를 통해 유출 지하수와 작동유체 사이의 열교환이 이루어지도록 하여 유출 지하수의 열 에너지를 상기 작동유체로 전달하는 단계; 및
(c) 상기 히트펌프와 냉난방 부하장치 사이에 냉난방유체가 순환하는 냉난방유체 순환로를 구성하여 상기 히트펌프에서 냉난방유체를 가열 또는 냉각시킨 후 상기 냉난방 부하장치로 전달하는 단계;를 포함하는,
유출 지하수를 이용한 지열 냉난방 방법.(a) a step of configuring a working fluid circuit in which a working fluid circulates between a heat pump and a ground heat exchanger buried in the ground, and transferring geothermal energy to the heat pump through the working fluid;
(b) a step of transferring the heat energy of the effluent groundwater to the working fluid by allowing heat exchange between the effluent groundwater and the working fluid through the first effluent heat exchanger; and
(c) a step of configuring a heating and cooling fluid circulation path through which heating and cooling fluid circulates between the heat pump and the heating and cooling load device, thereby heating or cooling the heating and cooling fluid in the heat pump and then delivering it to the heating and cooling load device; including;
Geothermal heating and cooling method using leaked groundwater.
상기 (b) 단계에서는, 상기 지중 열교환기에서 상기 히트펌프로 이송되는 작동유체의 급수쪽과 유출 지하수 사이의 열교환, 그리고 상기 히트펌프에서 상기 지중 열교환기로 이송되는 작동유체의 환수쪽과 유출 지하수 사이의 열교환이 함께 이루어지거나 개별적으로 이루어지는,
유출 지하수를 이용한 지열 냉난방 방법.In Article 11,
In the step (b) above, heat exchange between the supply side of the working fluid transferred from the ground heat exchanger to the heat pump and the outflow groundwater, and heat exchange between the return side of the working fluid transferred from the heat pump to the ground heat exchanger and the outflow groundwater are performed together or separately.
Geothermal heating and cooling method using leaked groundwater.
(d) 제2 유출수 열교환기를 통해 유출 지하수와 냉난방유체 사이의 열교환이 이루어지도록 하는 단계;를 더 포함하는,
유출 지하수를 이용한 지열 냉난방 방법.In Article 11,
(d) a step of allowing heat exchange between the effluent groundwater and the heating/cooling fluid through a second effluent heat exchanger; further comprising;
Geothermal heating and cooling method using leaked groundwater.
상기 (d) 단계는 상기 (b) 단계 이전에 실시되는 사전 냉난방 과정으로서, 유출 지하수의 온도 조건에 따라 선택적으로 실시되는,
유출 지하수를 이용한 지열 냉난방 방법.In Article 13,
The above step (d) is a pre-cooling and heating process performed before the above step (b), and is selectively performed depending on the temperature conditions of the discharged groundwater.
Geothermal heating and cooling method using leaked groundwater.
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Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101925242B1 (en) * | 2018-03-19 | 2018-12-04 | 류상범 | Geothermal heat pump system with mixed form of open type and closed type |
KR101992308B1 (en) * | 2018-12-07 | 2019-06-25 | 주식회사 지앤지테크놀러지 | Geothermal System Using a Single Water Supply System for Smart Farm and Building Cooling and Method for constructing this same |
KR102039353B1 (en) * | 2019-05-30 | 2019-11-01 | 에코티(주) | Open Geothermal Tubular Heat Pump System |
KR102335735B1 (en) * | 2021-05-27 | 2021-12-06 | 주식회사 디에이치이엔지 | Jeju type heatpump geothermal heat system |
KR20230068488A (en) * | 2021-11-10 | 2023-05-18 | 지오릿에너지(주) | Heat Pump System Using Composite Heat Source and Its Control Method |
KR20230071595A (en) * | 2021-11-16 | 2023-05-23 | 조희남 | Building runoff ground water and geothermal fusion air conditioning and heating system, and construction method thereof |
-
2023
- 2023-08-08 KR KR1020230103435A patent/KR102812410B1/en active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101925242B1 (en) * | 2018-03-19 | 2018-12-04 | 류상범 | Geothermal heat pump system with mixed form of open type and closed type |
KR101992308B1 (en) * | 2018-12-07 | 2019-06-25 | 주식회사 지앤지테크놀러지 | Geothermal System Using a Single Water Supply System for Smart Farm and Building Cooling and Method for constructing this same |
KR102039353B1 (en) * | 2019-05-30 | 2019-11-01 | 에코티(주) | Open Geothermal Tubular Heat Pump System |
KR102335735B1 (en) * | 2021-05-27 | 2021-12-06 | 주식회사 디에이치이엔지 | Jeju type heatpump geothermal heat system |
KR20230068488A (en) * | 2021-11-10 | 2023-05-18 | 지오릿에너지(주) | Heat Pump System Using Composite Heat Source and Its Control Method |
KR20230071595A (en) * | 2021-11-16 | 2023-05-23 | 조희남 | Building runoff ground water and geothermal fusion air conditioning and heating system, and construction method thereof |
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Publication number | Publication date |
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