• 제목/요약/키워드: Ground-Source Heat Pump System

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인공신경망 모델을 활용한 저심도 모듈러 지중열교환기의 난방성능 예측에 관한 연구 (Heating Performance Prediction of Low-depth Modular Ground Heat Exchanger based on Artificial Neural Network Model)

  • 오진환;조정흠;배상무;채호병;남유진
    • 한국지열·수열에너지학회논문집
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    • 제18권3호
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    • pp.1-6
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    • 2022
  • Ground source heat pump (GSHP) system is highly efficient and environment-friendly and supplies heating, cooling and hot water to buildings. For an optimal design of the GSHP system, the ground thermal properties should be determined to estimate the heat exchange rate between ground and borehole heat exchangers (BHE) and the system performance during long-term operating periods. However, the process increases the initial cost and construction period, which causes the system to be hindered in distribution. On the other hand, much research has been applied to the artificial neural network (ANN) to solve problems based on data efficiently and stably. This research proposes the predictive performance model utilizing ANN considering local characteristics and weather data for the predictive performance model. The ANN model predicts the entering water temperature (EWT) from the GHEs to the heat pump for the modular GHEs, which were developed to reduce the cost and spatial disadvantages of the vertical-type GHEs. As a result, the temperature error between the data and predicted results was 3.52%. The proposed approach was validated to predict the system performance and EWT of the GSHP system.

IEA ECBCS Annex 54 방법에 근거한 PVT-GSHP 시스템 경제성 평가 연구 (PVT-GSHP System Economic Evaluation Study with IEA ECBCS Annex 54 Method)

  • 박진우;강은철;이의준
    • 한국태양에너지학회 논문집
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    • 제34권1호
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    • pp.64-71
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    • 2014
  • This study is to perform economic analysis of a PVT-GSHP (Photovoltaic Thermal-Ground Source Heat Pump) system compared to the conventional system which consists of a boiler and a chiller. This research has simulated, developed and analyzed four systems for application in a residential and an office building which was based on the hourly EPI (Energy Performance Index, $kWh/m^2yr$). Case 1 includes a boiler and a chiller to meet heating and cooling demands for a house. Case 2 is the same conventional system as Case 1 for a office. Case 3 is simple summation of Case 1 and 2. And Case 4 is utilizing a PVT-GSHP to meet the combined loads of the house and office. The economic evaluation study was based on IEA ECBCS Annex 54 subtasks C economic assessment methods. This study indicated that PVT-GSHP system can save a building's energy up to 53.9%. Also the SPB (Simple Payback) of the PVT-GSHP system with 0%, 50% initial incentive was 14.5, 6.7 year respectively.

벤토나이트 그라우트의 열물성 측정 및 열물성이 수직 지중열교환기 설계 길이에 미치는 영향 (Thermal Property Measurement of Bentonite-Based Grouts and Their Effects on Design Length of Vertical Ground Heat Exchanger)

  • 손병후
    • 한국지열·수열에너지학회논문집
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    • 제15권2호
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    • pp.1-9
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    • 2019
  • In a ground-source heat pump (GSHP) system, a vertical ground heat exchanger (GHE) is widely accepted due to a higher thermal performance. In the vertical GHE, grout (also called grouting material) plays an important role in the heat transfer performance and the initial installation cost of the GHE. Bentonite-based grout has been used in practice because of its high swelling potential and low hydraulic conductivity. This study evaluated the thermo-physical properties of the bentonite-based grouts through lab-scale measurements. In addition, we conducted performance simulation to analyze the effect of mixed ratio of grouts on the design length and thermal performance of the vertical GHE. The simulation results show that thermally-enhanced grouts improve the heat transfer performance of the vertical GHE and thus reduce the design length of GHE pipe.

지중열 교환기와 빙축열조(Thermal Ice Storage)를 연계시킨 통합 지중열-빙축열조 시스템(Integrated GEO/TES) (A Study on An Integrated GEO/TES with Geothermal Heat Exchanger and Thermal Ice Storage)

  • ;한정상;한혁상;한찬;김형수
    • 자원환경지질
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    • 제38권6호
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    • pp.717-729
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    • 2005
  • 일반적으로 대규모 건물의 피크 냉방 부하는 난방부하보다 크다. 북위도의 한냉한 지역에 소재한 대규모건물의 냉난방 설비는 건물 내부에서 생성되는 발열량과 태양으로부터 획득되는 열량에 따라 좌우된다. 최대 냉방부하에 적합하도록 냉난방설비와 지중루프를 설치하는데 소요되는 비용은 일반적으로 초기투자비가 적게 드는 전통적인 HVAC시스템에 비해 다소 고가이다. 빙축열조(Thermal ice storage, TES)시스템은 과거 수년동안 일반 HVAC에서 냉동기의 용량을 축소시키거나 최대 전력부하 시간대를 바꾸기 위해 사용되어온 기술이다. 일반적으로 건물 난방을 위해서는 보일러와 같은 전통적인 난방설비를 이용하고 그 다음날의 건물냉방을 위해서는 전력료가 저렴한 야간에 빙축을 시키는 빙축열기법을 이용한다. 얼음에서 추출한 잠열 에너지의 장점을 이용하기 위해 설계된 분배시스템(distribution system)과 열원과 열배출원(열침, sink)대신에 지중열 교환기(지중루프)를 이용하면 많은 장점이 있다. 공간 난방과 급탕을 공급하기위한 분리형 설비를 별도로 사용하지 않아도 된다. 공간난방용으로 소요되는 설비용량을 축소시킬 수 있으며-소요 지중열 교환기의 규격과 비용을 절감시킴은 물론 지열 HVAC시스템의 효율을 배가 시킬 수 있으며 온실가스 배출량을 대폭 감축시킬 수 있다. 또한 TES를 적용하면 대규모 건물의 냉난방부하와 열펌프의 용량을 $40\~60\%$ 정도 감축시킬 수 있으며 설비대수와 기계실 공간을 줄일 수 있다. 뿐만아니라 피크 냉난방부하를 토대로 설계한 지원 열펌프 시스템(Ground source heat pump system)의 지중루프를 $1/4\~1/3$가지 줄일 수 있어 도심지역에서 지중루프를 설치할 때 장애요인인 지중루프 설치공간문제와 지중암석의 열적특성문제를 동시에 해결할 수 있다.문이며, 따라서 $^{137}Cs$의 분포는 광물분포 보다는 TOC의 함량에 더 큰 영향을 받고 있음을 보여준다.과 위기 고조 단계, 그리고 갈등 해소 단계등 모든 시기에서 두 신문의 주요 행위자 구성에 있어서 차이가 나타났다. 다시 말해, 조선일보는 기본적으로 총파업을 둘러싼 문제의 구성과 발전, 해소 과정에서 정당이나 대통령, 야당 지도자 등과 같은 정치관련 행위자를 강조하고 있었다. 반면에, 한겨레는 대체로 로든 사건진행 단계에서 노동 관련 단체들과 시민단체의 역동적인 연대와 활동에 초점을 맞추고 있는 것으로 나타났다.술 후 24시간에 599.4$\pm$145.6, 678.8 $\pm$256.4였다(t-test, p < 0.05). 동종 수혈은 RAP군에서 34명 중 7명에서(20.6$\%$), 대조군에서는 46명중 16명에서(34.8$\%$) 시행되어, RAP군에서 유의하게 빈도가 낮았다(Chi-square test, p < 0.05). 결론: 역행성 자가 충전법은 심폐바이패스의 충전에 의한 혈액희석을 최소화함으로서, 개심술 후 출혈과 동종수혈을 또한 줄이는 데 효과적인 방법이 될 수 있다고 생각된다.타내지 않았다.성 교사, 가정 전공 교사가 그렇지 않은 교사보다 해석적, 해방적 행동목표를 더 중요하게 인식하고 있었다. 특히 가정교육 철학을 배운 경험이 있는 교사가 그렇지 않은 교사보다 해방적 행동체계 목표를 중요시하는 것으로 나타났다. 이 연구 결과는, 실천 비판적인 가정 교과의 본질을 구현하기 위해서는 주생활 영역의 교육과정에 기술적, 해석적, 해방적 행동에 대한 목표들을 고루 포함하여야 하며 특히 교사들이 중요하게 인식하는 해방적 행동에 대한 목표를 강조하여 적용할 필요가 있음을 시사하고 있다.교하여 유의한 차이가 관찰되지 않았다. 또한

지열원 물대공기 멀티 히트펌프의 냉방 운전 특성에 관한 실증 연구 (Verification Experiment of a Ground Source Multi-heat Pump at Cooling Mode)

  • 최종민;강신형;최재호;임효재;문제명;권영석;권형진;김록희
    • 설비공학논문집
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    • 제21권5호
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    • pp.297-304
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    • 2009
  • The aim of this study is to investigate the cooling performance of ground source multi-heat pump systems with a vertical single U-tube GLHX(U-tube system) and a vertical double tube GLHX(double tube system), which were installed in a school building located in Cheonan. All systems were operated in a part load conditions for all day, and the maximum COP of the single U-tube system and the double tube system were 6.2 and 5.2 at cooling mode, respectively. The double tube GLHX designed by the GLHEPRO, commercial program, was estimated to have the same performance as the U-tube GLHX, because the inlet temperatures of each outdoor unit heat exchanger for the former was similar to the latter. However, it is needed to prove the long tenn performance. It is suggested that the new algorithms to control the flow rate of secondary fluid for GLHX according to load variation have to be developed in order to enhance the performance of the system.

BES를 사용한 에너지 절감형 양돈장의 지열히트펌프 적정 용량 산정 (Estimation of Adequate Capacity of Ground Source Heat Pump in Energy-saving Pig Farms Using Building Energy Simulation)

  • 이성원;오병욱;박광우;서일환
    • 한국농공학회논문집
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    • 제64권1호
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    • pp.1-13
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    • 2022
  • In Korea, attention is being paid to the use of renewable energy in the livestock industry, and Ground Source Heat Pump (GSHP), which is advantageous for temperature control, is considered as one of the ways to reduce the use of fossil fuels. But GSHP is expensive to install, which proper capacity calculation is required. GSHP capacity is related to its maximum energy load. Energy loads are affected by climate characteristics and time, so dynamic analysis is required. In this study, the optimal capacity of GSHP was calculated by calculating the heating and cooling load of pig farms using BES (Building Energy Simulation) and economic analysis was performed. After designing the inside of the pig house using TRNSYS, one of the commercial programs of the BES technique, the energy load was calculated based on meteorological data. Through the calculated energy load, three heating devices and GSHP used in pig farms were analyzed for economic feasibility. As a result, GSHP's total cost of ownership was the cheapest, but the installation cost was the highest. In order to reduce the initial cost of GSHP, the capacity of GSHP was divided, and a scenario was created in which some of it was used as an auxiliary heating device, and economic analysis was conducted. In this study, a method to calculate the proper capacity of GSHP through dynamic energy analysis was proposed, and it can be used as data necessary to expand the spread of GSHP.

개방형 지열 시스템 설계법 개발을 위한 관정 주위 지중 온도 환경 검토 (Study on the Underground Thermal Environment around Wells for a Design Method of Open-Loop Geothermal System)

  • 배상무;김홍교;김현우;남유진
    • 한국지열·수열에너지학회논문집
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    • 제13권1호
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    • pp.14-20
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    • 2017
  • Groundwater heat pump (GWHP) system can achieve higher performance of the system by utilizing heat source of the annual constant groundwater temperature. The performance of GWHP system depends on the ground thermal environment such as groundwater temperature, groundwater flow rate and hydraulic conductivity. In this study, the geothermal environment was analyzed by using numerical simulation for develop the two-well geothermal system. As the result, this paper shows the change of the groundwater level and underground temperature around wells according to the conditions of flow rate and hydraulic conductivity.

열응답시험을 이용한 수평형 지중열교환기 열특성 연구 (A Study on the Thermal Characteristics of Horizontal Ground Heat Exchanger using Thermal Response Test)

  • 장근선;김민준;김영재
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제17권3호
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    • pp.24-30
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    • 2016
  • 현재까지 지열 열펌프 시스템의 지중열교환기는 수직 밀폐형과 개방형 지중열교환기가 주로 설치되어 열응답시험을 이용한 열특성 평가가 수행되어 왔다. 본 논문에서는 열응답시험과 선형열원법을 이용하여 수평형 지중열교환기의 열특성을 분석하였다. 또한 지열 열펌프 시스템은 매일 단속 운전되어지므로 일일부하시험을 수행하여 수평형 지중열교환기의 지중온도 및 순환수 평균온도 일별 변화를 고찰하였다. 시험을 위해 경기도 안산에 직선식 수평형 지중열교환기(심도 2 m, 길이 50 m 8줄)를 설치하였다. 시험결과 수평형 지중열교환기의 지중 열전도율은 연중 $1.43{\sim}1.64W/m{\cdot}K$ 범위로 비교적 큰 변화가 없으며 12월에 최대값을, 5월에 최소값을 갖는 것으로 나타났다. 12일간 지중 열교환기로 하루 10시간동안 6.0 kW의 열량을 투입하는 연속 부하시험을 6월, 9월, 12월에 수행한 결과 지중온도는 이 기간 동안 각각 $4.31^{\circ}C$, $3.14^{\circ}C$, $1.21^{\circ}C$ 상승하는 것으로 나타났다.