Kim, Eui-Young;Jeong, Young-Man;Song, Jae-Do;Lee, Jae-Keun;Kim, In-Kyu;Lee, Dong-Hyuk
Proceedings of the SAREK Conference
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2009.06a
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pp.586-589
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2009
This paper presents the performance of a water-to-refrigerant type ground source heat pump (GSHP) system installed in a school building in Korea. For analyzing the performance of the GSHP system, we monitored various operating conditions, including the outdoor temperature, the ground temperature, and the input power of the GSHP system. The average cooling coefficient of performance (COP) of the heat pump was found to be 8.5 at 60% partial load condition, while the overall system COP was found to be 5.9. The average heating COP of the heat pump was found to be 6.5 at 45% partial load condition, while the overall system COP was found to be 5.0.
Alluvium is sedimentary stratum and composed of gravel, sand, silt, clay. Permeability of alluvium is the higher. If alluvium have lots of aquifer, will be of great use heat source and heat sink of heat pump. Alluvium aquifer contain the thermal energy of surrounding ground. Also geothermal heat pump using alluvium aquifer reduce expenses than general geothermal heat pump, because geothermal heat pump using alluvium aquifer make use of single well. In this study geothermal heat pump using alluvium aquifer was installed and tested for a building. The heat pump capacity is 30USRT. Temperature of ground water is in $12{\sim}17^{\circ}C$ annually and the quality of the water is as good as living water. The heat pump cooling COP is 4.4 ~ 4.7. The system cooling COP is 3.25 ~ 3.6. This performance is as good as BHE type ground source heat pump.
Journal of the Korean Society for Geothermal and Hydrothermal Energy
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v.17
no.3
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pp.30-40
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2021
This paper compares the annual energy performance of four different types of air-conditioning systems in a medium-sized office building. Chiller and boiler, air-cooled VRF, ground-source VRF, and ground-source heat pump systems were selected as the systems to be compared. Specifically, the energy performance of the GSHP system and the ground-source VRF system were compared with each other and also with conventional HVAC systems including the chiller and boiler system and air-cooled VRF system. In order to evaluate and compare the energy performances of four systems for the office building, EnergyPlus, a whole-building energy simulation program, was used. The EnergyPlus simulation results show that both the GSHP and the ground-source VRF systems not only save more energy than the other two systems but also significantly reduce the electric peak demand. These make the GSHP and the VRF systems more desirable energy-efficient HVAC technologies for the utility companies and their clients. It is necessary to analyze the impact of partial load performance of ground-source heat pump and ground-source VRF on the long-term (more than 20 years) performance of ground heat exchangers and entire systems.
Purpose: The use of renewable energy system is essential for building energy independence and saving energy consumption in the building sector. Among renewable energy technologies, ground source heat pump(GSHP) system is more energy-efficient and environmental-friendly than other heat source systems due to utilize stable ground heat source. However, the GSHP system requires a high initial installation cost and installation space in limited urban area, so it is difficult to have superiority in the market of heat source system. Therefore, it is necessary to develop the installation method of low-cost and improve system performance. This paper aims to evaluate the performance of double u-tube ground heat exchanger(GHX) and verify system feasibility through real-scale experiment. Method: In this study, the real-scale experiment of vertical closed-type GSHP system was conducted using double u-tube GHX and high-efficiency grout. Through the verification experiment, heat source temperature, heat exchange rate(HER) and seasonal performance factor(SPF) were measured according to the long-term operation. In addition, the feasibility analysis was conducted comparing to the single u-tube system. Result: In the results of experiment, average HER was 136.27 W/m and average SPF was 5.41. Furthermore, compared to the single u-tube, the installation cost of the developed system could be reduced about 70% in the same heating load condition.
Generally, ground-source heat pump (GSHP) systems have a higher performance than conventional air-source systems. However, the major fault of GSHP systems is their expensive boring costs. Therefore, it is important issue that to reduce initial cost and ensure stability of system through accurate prediction of the heat extraction and injection rates of the ground heat exchanger. Conventional analysis methods employed by line source theory are used to predict heat transfer rate between ground heat exchanger and soil. Shape of ground heat exchanger was simplified by equivalent diameter model, but these methods do not accurately reflect the heat transfer characteristics according to the heat exchanger geometry. In this study, a numerical model that combines a user subroutine module that calculates circulation water conditions in the ground heat exchanger and FEFLOW program which can simulate heat/moisture transfer in the soil, is developed. Heat transfer performance was evaluated for 3 different types ground heat exchanger(U-tube, Double U-tube, Coaxial).
Journal of the Korean Society for Geothermal and Hydrothermal Energy
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v.17
no.4
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pp.68-78
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2021
In order to solve the increasing deterioration of the energy shortage problem, ground-source heat pump (GSHP) systems have been widely installed. The control method is a significant component for maintaining the long-term performance and for reducing operation cost of GSHP systems. This paper presents the measurement and analysis results of the cooling performance of a GSHP system using capacity control with outdoor air temperature. For this, we installed monitoring equipments including sensors for measuring temperature, flow rate and power consumption, and then monitored operation parameters from July 9, 2021 to October 2, 2021. From measurement results, we analyze the effect of capacity control with outdoor air temperature on the cooling performance of the system. The average performace factor (PF) of the heat pump was 6.95, while the whole system was 5.54 over the measurement period. Because there was no performance data of the existing GSHP system, it was not possible to directly compare the existing control method and the outdoor air temperature method. However, it is expected that the performance of the entire system will be improved by adjusting the temperature of cold water produced by the heat pump, that is, the temperature of cold water on the load side according to the outside air temperature.
Bae, Sangmu;Jeon, Jae-Young;Kwon, Young Sik;Nam, Yujin
Journal of the Korean Society for Geothermal and Hydrothermal Energy
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v.16
no.4
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pp.24-30
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2020
Ground source heat pump (GSHP) systems are actively introduced as cooling and heating conditioning systems of buildings due to annual stable performance and easily maintenance. However, ground temperature imbalance is occurred when the GSHP is used for a long period. Therefore, in this study, we proposed the operation method of the system that considered the recovery time of heat source temperature. The entering water temperature (EWT) and heat exchange rate (HER) were comparatively analyzed according to the continuous and intermittent operation. Furthermore, the underground thermal environment was evaluated by numerical analysis model. As the result, the intermittent operation was a maximum of 12.3% higher HER during the heating period than the continuous operation. In addition, the overall ground heat source temperature at the intermittent operation was higher than it at the continuous operation.
In Korea, Apartment houses recently occupy over 80% of all buildings. Ground source system has to be designed to consider feature of apartment house. Most apartment houses use PHC pile to get a bearing power of the soil. Therefore, the purpose of this study is to evaluate performance of ground source heat pump system utilizing energy pile under apartment. Object of experiment is low-energy experiment apartment in Song-do and Energy Pile are applied to 80%, 100% energy reduction model for heat-source. First, performance evaluation of Energy Pile geothermal system was done during summer season. As a result, The COP(coefficient of performance) about geothermal heatpump was approximately 5-6 while cooling. In winter season, Long experiment was performed because it was very important to evaluate ground condition for long time. During heating experiment, Indoor room set temperature was $20^{\circ}C$ and kept constant by heating. Coefficient of performance for heat pump and overall system was calculated. It was 3.5-4.5 for COP and 2.5-3.7 for system COP.
Accurate information on the ground surface temperature is essential for design of a borehole heat exchanger and thus ensuring the performance of a ground source heat pump system along with knowledge on thermal diffusivity and conductivity of ground. In this study we analyzed the shallow subsurface temperature monitoring data of 58 Korea Meteorological Administration synoptic stations. As a result, we compiled mean annual ground surface temperature distribution map using multiple regression analysis of the monitoring data.
Journal of the Korean Society for Geothermal and Hydrothermal Energy
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v.18
no.2
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pp.10-21
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2022
A water source heat pump (WSHP) system is regarded as an energy-efficiency heating and cooling supply system for buildings due to its high energy efficiency and low greenhouse gas emissions. Recently, water sources such as river water, lake water, and raw water are attracting attention as heat sources for a heat pump system in Korea. This paper analyzed the applicability of a river water source heat pump system (RSHP). The river water temperature level was compared with the outdoor air and ground temperature levels to present applicability. In addition, the cooling and heating performance were compared through a simulation approach for the RSHP and a ground source heat pump (GSHP) applied to a large-scale office building. To compare the temperature level, the actual data were applied to the river water and the outdoor air, while the simulation results were applied to the ground circulation water. The results showed that the change in river water temperature throughout the year was similar to the change in outdoor air temperature. However, unlike the outdoor air temperature, the difference between the hourly and daily average river water temperatures was not large. The temperature level of river water was lower during the heating season and somewhat higher during the cooling season than that of the ground circulation water. Finally, the performance of the RSHP system was 13.4% lower than that of the GSHP system on an annual-based.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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