• 설비공학논문집
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• 제25권6호
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• pp.297-302
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• 2013

The ground source heat pump (GSHP) system has attracted attention, because of its stability of heat production, and the high efficiency of the system. However, there are few studies on the prediction method of the heat exchange rate for a horizontal GSHP system. In this research, in order to predict the performance of a horizontal GSHP system, coupled simulation with a ground heat transfer model and a heat exchanger circulation model was developed, and calculation of heat exchange rate was conducted by the developed tool. In order to optimally design the horizontal GSHP system, the flow rate of circulation water, and the depth and buried spaces of heat exchangers were considered by the case study. As a result, the temperature of circulation water and the heat exchange rate of the system were calculated in each case.

• 생물환경조절학회지
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• 제17권2호
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• pp.90-95
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• 2008

수직형에 비해 비교적 가격이 저렴하고 냉난방을 동시에 할 수 있는 농업시설에 적합한 10RT 규모의 수평형 지열히트펌프 시스템을 $240m^2$ 면적의 온실에 설치하고, 이 시스템의 냉방성능을 분석하였다. 응축기 출구온도가 $40^{\circ}C$에서 $58^{\circ}C$로 상승함에 따라 소비전력은 11.5kW에서 15kw로 상승하였으며, 고압이 1,617kpa에서 2,450kPa로 변화하였다. 냉방성능계수는 지중온도 $25.5^{\circ}C$에서 2.7 수준이었으며 지온이 상승함에 따라 하강하여 $33.5^{\circ}C$에서 2.0 수준이었다. 또한 온실 내부로부터 흡수하는 열량(냉방열량)은 같은 지중온도 수준에서 각각 28.8kW, 26.5kW이었다. 가동 8시간 후 지열교환기가 설치된 60cm깊이의 지온은 $14.3^{\circ}C$가 상승하였으며 150cm는 $15.3^{\circ}C$가 상승하였다. 반면 지열교환기가 매설되지 않은 60cm 깊이는 2.4, 150cm 깊이는 $4.3^{\circ}C$의 지온상승을 보였다. 열매 체유가 지열교환기를 통과한 후 평균 $7.5^{\circ}C$의 온포가 하강하였으며, 토양온도가 평균 $27.5^{\circ}C$ 수준에서 토양으로 방출하는 열량은 평균 46kw로 지중열교환기의 단위 길이 당 약 36.8W의 열량을 방출하는 것으로 분석되었다. 팬코일 유닛이 온실로부터 흡수하는 냉방 열량은 평균 28.2kW이었으며, 열매체유의 온도는 $4.2^{\circ}C$ 상승하였다. 축열조내 열전달매체유의 온도가 $26.0^{\circ}C$에서 $2.0^{\circ}C$까지 하강하는데 3시간이 소요되었으며, 평균 축열율은 29.7kW, 총 축열량은 321MJ이었다. 또한 $2.0^{\circ}C$까지 냉열을 축열한 후 $25.4^{\circ}C$까지 방열되는 시간은 외기온이 평균 $28.5^{\circ}C$일 때 4시간이었고, 총 313.0MJ의 에너지가 방열되었으며, 이때 평균 방열율은 21.7kW인 것으로 분석되었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2005년도 춘계학술대회
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• pp.684-687
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• 2005

Ground source heat pump systems are used for heating, ventilating and air-conditioning systems in commercial buildings, schools, and factories because of low operating and maintenance costs. These systems use the earth as a heat source in heating mode and a heat sink in cooling mode. Ground heat exchangers are classified by a horizontal type and vertical type according to the installation method. A horizontal type means that a heat exchanger is laid in the trench bored in 1.2 to 1.8 m depth. The solar heat and the rainwater are affected by the performance of heat exchanger and causes mutual influence among heat exchangers. In this study, to evaluate the performance of straight type, slinky type, and spiral type of horizontal ground heat exchangers designed on 1 RT scale, test sections are buried on the earth and experimental apparatus is installed. Therefore the performance of these is estimated.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권2C호
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• pp.69-77
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• 2012

일반적으로 지열 에너지파일 및 수평형 지열교환기는 기존의 연직형 지열히트펌프에 비하여 지표면에서 가까운 깊이에 설치되며, 이 경우 지열교환기의 열 교환 거동은 토사층에서의 열전도도에 많은 영향을 받게 된다. 기존의 연구에 따르면 지하수위 상부에 놓인 흙의 열전도도는 에너지파일의 열 교환 성능에 많은 영향을 미치는 것으로 알려져 있으며, 이는 부분적으로 포화된 흙의 열전도도는 함수비에 큰 영향을 받기 때문이다. 본 연구에서는 국내에 널리 분포하고 있는 화강풍화토의 열전도도 예측에 대한 연구를 수행하였다. 5개 지역에서 채취한 화강풍화토 시료의 간극율과 포화도를 바꾸어가며 탐침법 기반 열전도도 측정시험을 수행하였고, 기존의 열전도도 추정 모델들의 적합성을 평가하였다. 마지막으로 국내 화강풍화토에 적합한 경험적 예측식을 제안하고 이를 토대로 실험자료를 분석해 보았으며 기존 문헌에 실린 실험결과에 적용하여 그 적절성을 살펴보았다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제29권2호
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• pp.5-14
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• 2013

지중 토양의 열 물리적 성질 중 열전도도(thermal conductivity)는 지열 히트펌프 시스템(ground-coupled heat pump systems)의 지중열교환기 설계 과정에서 매우 중요한 변수다. 토양의 열전도도는 3상 구조로 인해 함수비와 건조밀도의 영향을 많이 받는다. 본 논문에서는 수평형 지중열교환기의 트렌치 뒤채움재로 사용되는 9종류의 토양(모래-물혼합물)을 대상으로 열전도도 측정결과와 기존 상관식에 의한 계산결과를 비교하였다. 건조토인 경우, 2상 구조의 열전도도 예측모델인 준이론 모델에 의한 열전도도 계산 결과는 측정 결과와 큰 차이를 보였다. 불포화토인 경우, 기존 모델 중 Cote와 Konrad가 제시한 모델에 의한 계산 결과가 측정 결과와 가장 잘 일치하였다. 또한 토양의 열전도도와 함수비, 종류 등이 수평형 지중열교환기의 설계 길이에 미치는 영향을 고찰하였다. 뒤채움재로 사용되는 토양의 열전도도가 증가할수록 수평형 지중열 교환기의 설계 길이는 감소하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2008년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.630-633
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• 2008

Geothermal heat pump systems use the earth as a heat source in heating mode and a heat sink in cooling mode. These systems can be used for heating or cooling systems in farm facilities such as greenhouses for protected horticulture, cattle sheds, mushroom house and etc. A horizontal type means that a geothermal heat exchanger is laid in the trench buried in 1.2 to 1.8 m depth. Because a horizontal type has advantages of low installation, operation and maintenance costs compared to a vertical type, it is easy to be adopted to agriculture. In this study, to heat and cool farm facilities and obtain basic data for practical application of horizontal geothermal heat pump system in agriculture, a horizontal geothermal heat pump system of 10 RT was installed in greenhouse. Heating and cooling performance of this system was estimated. The horizontal geothermal heat pump used in this study had heating COP of 4.57 at soil temperature of $14^{\circ}C$ with depth of 1.75m and heating COP of 3.75 at soil temperature of $7^{\circ}C$ with the same depth. The cooling COP was 2.7 at ground temperature at 1.75m depth of $25.5^{\circ}C$ and 2.0 at the temperature of $33.5^{\circ}C$.

• Journal of Biosystems Engineering
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• 제32권1호
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• pp.30-36
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• 2007

Geothermal heat pump systems use the earth as a heat source in heating mode and a heat sink in cooling mode. These systems can be used for heating or cooling systems in farm facilities such as greenhouses for protected horticulture, cattle sheds, mushroom house, etc. A horizontal type means that a geothermal heat exchanger is laid in the trench buried in 1.2 to 1.8 m depth. Because a horizontal type has advantages of low installation, operation and maintenance costs compared to a vertical type, it is easy to be adopted to agriculture. In this study, to heat and cool farm facilities and obtain basic data for practical application of horizontal geothermal heat pump systems in agriculture, a horizontal geothermal heat pump system of 10 RT scale was installed in greenhouse. Heating performance of this system was estimated. The horizontal geothermal heat pump used in this study had heating COP of 4.57 at soil temperature of 14$^{\circ}C$ for depth of 1.75m and heating COP of 3.75 at soil temperature of 7$^{\circ}C$ for the same depth. The stratification of water temperature in heat tank appeared during the whole heat rejection period.