KR100868518B1

KR100868518B1 - Geothermal heat pump system and control method thereof

Info

Publication number: KR100868518B1
Application number: KR1020070081757A
Authority: KR
Inventors: 유영선; 강연구; 강금춘; 김영중; 백이; 이형모
Original assignee: 대한민국
Priority date: 2007-08-14
Filing date: 2007-08-14
Publication date: 2008-11-14

Abstract

A geothermal heat pump system and control method thereof is provided to prevent the ground temperature from rising by decreasing the heat of the heat medium. A geothermal heat pump system comprises as the follows. A geothermic heat exchanger(110) is laid under the equipment house outside underground. An air heat source heat exchanger(120) is installed on ground. A circulation fan(130) operates with a fan motor(M) connected to the air heat source heat exchanger. A ground temperature control device includes a key input unit, a first temperature sensor, a second temperature sensor, a first current portion, a second current portion, a third temperature sensor, and a ground temperature control micro computer.

Description

Regenerative geothermal heat pump system and control method thereof

본 발명은 시설하우스 내의 온도를 하절기 또는 동절기에 작물이 최적인 조건에서 생육할 수 있는 온도로 유지되도록 하는 축열식 지열 히트펌프 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a heat storage geothermal heat pump system for maintaining a temperature in a facility house at a temperature at which crops can be grown under optimal conditions in summer or winter.

종래의 축열식 지열 히트펌프 시스템(문헌: 대한민국 특허등록 제10-0557460)은 압축기, 응축기 및 증발기를 포함하는 냉매회로의 냉매 흐름을 사방밸브를 조작하여 난방모드와 냉방모드로 제어한다.
난방모드로 제어하면, 냉매회로의 냉매 가스가 압축기에 의해 압축된 다음 응축기를 통과하면 저온, 저압의 액화 냉매가 되고, 이 응축기를 통과한 액화 냉매가 증발기를 통과하면 고온, 고압의 냉매 가스가 된 후, 다시 압축기에 의해 압축되는 과정을 순환 반복하며, 이때 증발기는 지중에 배치된 제2유체배관을 통해 강제 순환되는 유체로부터 지열을 흡수하여 액화 냉매를 기화시키고, 응축기는 유체탱크 내의 유체를 강제 순환시켜 고온유체를 생산하고, 상기 유체탱크에 저장되어 있는 고온유체는 온실 내의 보온터널 내에 설치된 제1유체배관을 통해 강제 순환되어 온실 내의 온도를 작물이 생육 가능한 온도로 유지시킨다.
냉방모드로 제어하면, 사방밸브의 조작으로 냉매회로의 냉매 흐름을 역방향으로 바꾸어 증발기와 응축기의 역할이 뒤바뀌도록 함으로써, 증발기와 열 교환 가능하게 연결되는 제2유체배관을 통해서는 고온의 열이 지중으로 방열되고, 응축기에 의해서는 유체탱크의 유체가 저온유체로 생성되고, 상기 유체탱크에 저장된 저온유체는 보온터널 내의 제1유체배관을 통해 강제 순환되면서 보온터널 내의 작물이 생육 가능한 온도로 유지시킨다.
이와 같이 작동하는 종래의 축열식 지열 히트펌프 시스템(문헌: 대한민국 특허등록 제10-0557460)은 여름철 주간 냉방 운전시 발생된 고온의 열 매체유(예: 물)의 열을 지중에 배치된 제2유체배관을 통해 지중으로 방출함에 따라 제2유체배관이 배치된 지중의 지온(地溫)이 상승된다. 그래서, 냉방 운전 시 증발기의 방열에 기인한 고온의 열 매체유의 열이 충분히 방출되지 못하였고, 그로 인해, 지열 히트펌프의 고압이 상승되거나 연속가동이 되지 않는 경우가 발생되며, 압축기 구동에 과다한 전력이 소비되거나 냉방 효율도 저하되는 문제점이 초래되어 왔다. Conventional heat storage geothermal heat pump system (Patent: Republic of Korea Patent Registration No. 10-0557460) controls the refrigerant flow of the refrigerant circuit including the compressor, the condenser and the evaporator in the heating mode and the cooling mode by operating the four-way valve.
In the heating mode, the refrigerant gas in the refrigerant circuit is compressed by the compressor and then passed through the condenser to form a low-temperature, low-pressure liquefied refrigerant. When the liquefied refrigerant passing through the condenser passes through the evaporator, a high-temperature and high-pressure refrigerant gas is generated. After the cycle is repeated, the process of compression by the compressor is repeated. At this time, the evaporator absorbs the geothermal heat from the fluid circulated through the second fluid pipe disposed in the ground to vaporize the liquefied refrigerant, and the condenser vaporizes the fluid in the fluid tank. Forced circulation produces hot fluid, and the hot fluid stored in the fluid tank is forcedly circulated through the first fluid pipe installed in the thermal tunnel in the greenhouse to maintain the temperature in the greenhouse at a temperature at which crops can grow.
When controlled in the cooling mode, the operation of the four-way valve reverses the refrigerant flow in the refrigerant circuit to reverse the roles of the evaporator and the condenser, so that high temperature heat is transferred through the second fluid pipe connected to the evaporator in a heat exchangeable manner. It is radiated to the ground, and the condenser generates the fluid in the fluid tank as a low temperature fluid, and the low temperature fluid stored in the fluid tank is forced to circulate through the first fluid pipe in the heat tunnel, so that the crops in the heat tunnel are kept at a temperature at which growth is possible. Let's do it.
The conventional regenerative geothermal heat pump system (document: Korean Patent Registration No. 10-0557460) that operates as described above is a second fluid disposed in the ground to heat the heat of the high-temperature heat medium oil (eg, water) generated during the daytime cooling operation during summer. As the ground is discharged through the pipe, the ground temperature of the ground where the second fluid pipe is disposed is raised. Therefore, the heat of the high-temperature heat medium oil due to the heat dissipation of the evaporator during the cooling operation was not sufficiently released, resulting in a case in which the high pressure of the geothermal heat pump is not increased or the continuous operation is not performed. There has been a problem that this consumption or cooling efficiency is also lowered.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로, 고온의 열매체유의 온도를 저하시켜 지온 상승을 최소한으로 방지하는 축열식 지열 히트펌프 시스템과 그 제어 방법을 제공하는데 목적이 있다.The present invention was developed to solve this problem, and an object of the present invention is to provide a regenerative geothermal heat pump system and a method of controlling the same, which lowers the temperature of a high temperature heat medium oil and prevents a rise in temperature.

상기 목적에 따른 본 발명의 축열식 지열 히트펌프 시스템은 The heat storage geothermal heat pump system of the present invention according to the above object

시설하우스 내에 설치된 압축기, 응축기, 증발기가 구성된 히트펌프유닛, 상기 히트펌프유닛의 응축기와 열 교환된 열매체유를 저장하는 축열조, 축열조 내 열매체유를 히트펌프유닛의 응축기와 시설하우스로 순환시키는 순환펌프, 순환펌프에서 순환시키는 열매체유 흐름을 단속하는 단속밸브를 갖는 유체배관을 포함하여 이루어진 축열식 지열 히트펌프 시스템에 있어서,A heat pump unit configured with a compressor, a condenser, and an evaporator installed in the facility house, a heat storage tank storing heat medium oil exchanged with the condenser of the heat pump unit, and a circulation pump for circulating the heat medium oil in the heat storage unit to the condenser and the facility house of the heat pump unit. In the heat storage geothermal heat pump system comprising a fluid pipe having an intermittent valve for regulating the thermal fluid flow circulating in the circulation pump,

시설하우스 바깥 지중에 매설된 지열 열교환기, 시설하우스 바깥 지상에 설치된 공기열원 열교환기, 상기 공기열원 열교환기에 연결된 팬모터와 연동하는 순환팬, 상기 히트펌프유닛의 증발기, 지열 열교환기, 공기열원 열교환기와 각기 열 교환되게 연결되고 일측에 순환펌프를 갖는 유체배관, 지온 제어 장치를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.Geothermal heat exchanger embedded in the ground outside the facility house, air heat source heat exchanger installed on the ground outside the facility house, circulation fan interlocked with the fan motor connected to the air heat source heat exchanger, evaporator of the heat pump unit, geothermal heat exchanger, air heat source heat exchanger It is characterized in that it further comprises a fluid pipe, a temperature control device having a circulation pump on one side connected to the heat exchange with each other.

상기 목적에 따른 본 발명의 축열식 지열 히트펌프 시스템에 있어서, 상기 지온 제어 장치는 냉, 난방 키 신호를 입력받는 키입력부, 시설하우스 바깥 지상의 외기 온도에 대응되는 신호를 출력하는 제1 온도센서, 시설하우스 바깥에 지열 열교환기가 매설된 지중의 온도에 대응되는 신호를 출력하는 제2 온도센서, 시설하우스 바깥 지상에 설치된 공기열원 열교환기의 팬모터에 연결된 제1 통전부, 상기 지열 열교환기, 공기열원 열교환기, 시설하우스 내 히트펌프유닛의 증발기와 각기 열 교환되게 연결된 유체배관 내 열 매체유를 순환시키는 순환펌프에 연결된 제2 통전부, 상기 히트펌프유닛의 증발기에서 나와 공기열원 열교환기로 유입되는 열 매체유의 온도에 대응되는 신호를 출력하는 제3 온도센서, 상기 키입력부와 상기 제1,2,3 온도센서의 출력 신호에 따라 상기 제1,2 통전부의 온, 오프 동작을 제어하는 제어부가 구비된 마이크로컴퓨터를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.In the heat storage geothermal heat pump system of the present invention according to the above object, the geothermal control device is a key input unit for receiving a cold, heating key signal, a first temperature sensor for outputting a signal corresponding to the outside air temperature outside the facility house, A second temperature sensor for outputting a signal corresponding to the ground temperature of the geothermal heat exchanger buried outside the facility house, a first conducting unit connected to a fan motor of an air heat source heat exchanger installed on the ground outside the facility house, the geothermal heat exchanger, air A second conduction part connected to a circulating pump for circulating heat medium oil in a fluid pipe connected to the heat source heat exchanger and the evaporator of the heat pump unit in the facility house, and the heat source unit is introduced into the air heat source heat exchanger from the evaporator of the heat pump unit A third temperature sensor for outputting a signal corresponding to the temperature of the heat medium oil, the output of the key input unit and the first, second, third temperature sensor It characterized in that it comprises a microcomputer with a control unit for controlling the on, off operation of the first and second energizing unit according to the signal.

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상기 마이크로컴퓨터는 상기 시설하우스 바깥 지상의 외기 온도가 상기 시설하우스 바깥에 지열 열교환기가 매설된 지중의 온도보다 낮은 경우, 상기 제1, 2 통전부를 온 시키는 단계, 높은 경우 상기 제1, 2 통전부를 오프시키는 단계가 구성된 알고리즘이 내장된 것을 특징으로 한다.The microcomputer turns on the first and second energization parts when the outside air temperature of the ground outside the facility house is lower than the temperature of the ground where the geothermal heat exchanger is embedded outside the facility house. It is characterized by a built-in algorithm configured to turn off all.

상기 마이크로컴퓨터는 상기 제어부에 난방 키 신호가 입력되는 동안, 상기 시설하우스 바깥 지상의 외기 온도가 상기 시설하우스 바깥에 지열 열교환기가 매설된 지중의 온도보다 높은 경우, 상기 제1, 2 통전부를 온 시키는 단계, 낮은 경우 상기 제1, 2 통전부를 오프시키는 단계가 구성된 알고리즘이 내장된 것을 특징으로 한다.The microcomputer turns on the first and second energizing parts when the outside air temperature of the ground outside the facility house is higher than the ground temperature of the ground heat exchanger embedded outside the facility house while the heating key signal is input to the controller. And an algorithm configured to turn off the first and second energization parts in a low case.

상기 마이크로컴퓨터는 상기 제어부에 난방 키 신호가 입력되는 동안, 상기 시설하우스 바깥 지상의 외기 온도가 상기 히트펌프유닛의 증발기에서 나와 공기열원 열교환기로 유입되는 열 매체유의 온도보다 높은 경우, 상기 제1, 2 통전부를 온 시키는 단계, 낮은 경우 상기 제1, 2 통전부를 오프시키는 단계가 구성된 알고리즘이 내장된 것을 특징으로 한다.The microcomputer, when the heating key signal is input to the controller, when the outside air temperature of the ground outside the facility house is higher than the temperature of the heat medium oil flowing out of the evaporator of the heat pump unit to the air heat source heat exchanger, the first, It is characterized in that the built-in algorithm configured to turn on the second conducting unit, the low when the first, second conducting unit.

상기 목적에 따른 본 발명에 따른 축열식 지열 히트펌프 시스템의 제어 방법은 냉, 난방 모드와 시설하우스 바깥 지상의 외기 온도, 지열 열교환기가 매설된 지중 온도를 확인하는 단계, 상기 확인 결과, 상기 시설하우스 바깥 지상의 외기 온도가 상기 시설하우스 바깥에 지열 열교환기가 매설된 지중의 온도보다 낮은 경우, 상기 지열 열교환기와 시설하우스 바깥 지상에 설치된 공기열원 열교환기 및 시설하우스 내 히트펌프유닛의 증발기와 각기 열 교환되게 연결된 유체배관 내 열매체유를 순환시키는 순환펌프와, 상기 공기열원 열교환기에 연결된 팬모터가 구동되게 하고, 높은 경우 각 구동이 정지되게 하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.Control method of a heat storage geothermal heat pump system according to the present invention according to the above object is the step of checking the air temperature of the ground, the outside air temperature of the ground, the ground heat exchanger, the ground outside the facility house, the check result, the outside of the facility house If the outside air temperature of the ground is lower than the temperature of the ground where the geothermal heat exchanger is buried outside the facility house, the heat exchanger is heat exchanged with the evaporator of the heat source heat exchanger installed in the ground outside the facility house and the heat pump unit in the facility house. And a circulating pump for circulating the heat medium oil in the connected fluid pipe, and a fan motor connected to the air heat source heat exchanger to be driven, and stopping each drive if high.

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상기 확인 결과, 난방 모드 중 상기 시설하우스 바깥 지상의 외기 온도가 상기 시설하우스 바깥에 지열 열교환기가 매설된 지중의 온도보다 높은 경우, 상기 순환펌프와 팬모터가 구동되게 하고, 낮은 경우 각 구동이 정지되게 하는 단계를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.As a result of the checking, when the outside air temperature of the ground outside the facility house is higher than the temperature of the ground in which the geothermal heat exchanger is buried outside the facility house, the circulation pump and the fan motor are driven. Characterized in that further comprises the step of making.

상기 유체배관 내 열 매체유 온도를 확인하는 단계, 상기 확인 결과, 상기 시설하우스 바깥 지상의 외기 온도가 상기 히트펌프유닛의 증발기에서 나와 공기열원 열교환기로 유입되는 열 매체유의 온도보다 높은 경우, 상기 순환펌프와 팬모터가 구동되게 하고, 낮은 경우 각 구동이 정지되게 하는 단계를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.Confirming the temperature of the heat medium oil in the fluid pipe; and, if the outside air temperature of the ground outside the facility house is higher than the temperature of the heat medium oil flowing out of the evaporator of the heat pump unit into the air heat source heat exchanger, the circulation The pump and the fan motor to be driven, if low, characterized in that further comprises the step of stopping each drive.

본 발명에 따라 향상된 냉, 난방 성능으로 인해 하절기와 동절기에 시설하우스 내의 온도가 적정 온도로 유지되어, 고품질의 작물을 얻을 수 있는 효과가 있 다.Due to the improved cooling and heating performance according to the present invention, the temperature in the facility house is maintained at an appropriate temperature in the summer and winter, thereby obtaining a high quality crop.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described the present invention.

도 1의 본 발명의 히트펌프시스템은 지온(地溫) 제어를 위해, 증발기(101), 응축기(102), 압축기(103)를 포함하고 사방밸브(104)를 조작하여 냉매 흐름을 난방모드와 냉방모드로 제어하는 히트펌프유닛(100), 지열 열교환기(110), 공기열원 열교환기(120), 팬모터(M), 순환팬(130), 순환펌프(P1), 유체배관(W1)이 구성된 것이고, 도 2의 지온 제어 장치를 더 포함한다.The heat pump system of the present invention of FIG. 1 includes an evaporator 101, a condenser 102, a compressor 103, and operates a four-way valve 104 for controlling the temperature of the refrigerant. Heat pump unit 100, geothermal heat exchanger 110, air heat source heat exchanger 120, fan motor (M), circulation fan 130, circulation pump (P1), fluid piping (W1) to control the cooling mode This configuration, and further comprises the geothermal control device of FIG.

부가적으로, 축열조(140), 제2순환펌프(P2), 제2순환펌프(P3), 다수의 단속밸브(V1~V8), 제2유체배관(W2)이 구성된 것이다. In addition, the heat storage tank 140, the second circulation pump (P2), the second circulation pump (P3), a plurality of intermittent valve (V1 ~ V8), the second fluid pipe (W2) is configured.

이렇게 구성된 본 발명의 하절기, 동절기 별 각 동작은 다음과 같다.Thus, each operation of the summer, winter season is configured as follows.

① 하절기① summer season

냉방 모드 중에는, 종래의 기술에서 언급한 바와 같이, 히트펌프유닛(100)의 증발기(101)가 지열 열교환기(110)가 매설된 지중으로 열을 방출한다.
따라서, 상기 시설하우스(H) 바깥 지상의 외기 온도가 상기 시설하우스(H) 바깥에 지열 열교환기(110)가 매설된 지중의 온도보다 낮은 경우, 순환펌프(P1)와 팬모터(M)가 구동되게 하며, 예컨대 상기 시설하우스(H) 바깥의 지상의 외기 온도가 지열 열교환기(110)가 매설된 지중의 온도보다 5℃ 낮은 경우, 순환펌프(P1)와 팬모터(M)가 구동되게 한다.During the cooling mode, as mentioned in the prior art, the evaporator 101 of the heat pump unit 100 emits heat to the ground where the geothermal heat exchanger 110 is embedded.
Therefore, when the outside air temperature of the ground outside the facility house (H) is lower than the temperature of the ground where the geothermal heat exchanger 110 is embedded outside the facility house (H), the circulation pump (P1) and the fan motor (M) For example, when the outside air temperature of the ground outside the facility house (H) is 5 ℃ lower than the underground temperature where the geothermal heat exchanger 110 is embedded, the circulation pump (P1) and the fan motor (M) to be driven do.

그렇게 하여 구동된 순환펌프(P1)에 의해 유체배관(W1)을 따라 순환하는 열 매체유(예: 물)는 그 열이 순환팬(130)에 의해 유입된 공기 중으로 방출되어진 후 상기 지열 교환기(110)가 매설된 지중으로 유입되어, 상기 지열 열교환기(110)가 매설된 지중의 온도를 낮추게 된다.Thus, the heat medium oil (eg, water) circulated along the fluid pipe W1 by the driven circulation pump P1 is discharged into the air introduced by the circulation fan 130 and then the geothermal heat exchanger ( 110 is introduced into the buried ground, the geothermal heat exchanger 110 to lower the temperature of the buried underground.

그래서, 여름철 주간 냉방 운전시, 히트펌프유닛(100)의 증발기(101)가 냉방 모드로 작동함에 따라 발생된 고온의 열 매체유의 열이 상기 순환팬(130)에 의해 낮춰진 후 상기 지열 교환기(110)가 매설된 지중으로 방출되므로, 상기 지열 교환기(110)가 매설된 지중의 지온 상승을 억제하여 어느 정도 온도 이하로 낮출 수 있고, 그 결과로 히트펌프유닛(100)의 냉방 성능 저하를 방지하게 된다. Thus, during the summer daytime cooling operation, the heat of the high temperature heat medium oil generated as the evaporator 101 of the heat pump unit 100 operates in the cooling mode is lowered by the circulation fan 130 and then the geothermal heat exchanger ( Since the 110 is discharged into the buried ground, the geothermal heat exchanger 110 can suppress the rise of the ground temperature of the buried ground and lower it to a certain temperature or less, and as a result, reduce the cooling performance of the heat pump unit 100. Done.

② 동절기② Winter season

난방 모드 중에는, 종래의 기술에서 언급한 바와 같이, 히트펌프유닛(100)의 증발기(101)가 지열 열교환기(110)가 매설된 지중에서 열을 흡수한다.
따라서, 상기 시설하우스 바깥 지상의 외기 온도가 상기 시설하우스 바깥에 지열 열교환기(110)가 매설된 지중의 온도보다 높은 경우, 순환펌프(P1)와 팬모터(M)가 구동되게 하며, 예컨대 상기 시설하우스(H) 바깥의 지상의 외기 온도가 지열 열교환기(110)가 매설된 지중의 온도보다 5℃ 높은 경우, 순환펌프(P1)와 팬모터(M)가 구동되게 한다.During the heating mode, as mentioned in the prior art, the evaporator 101 of the heat pump unit 100 absorbs heat in the ground where the geothermal heat exchanger 110 is embedded.
Therefore, when the outside air temperature of the ground outside the facility house is higher than the temperature of the ground where the geothermal heat exchanger 110 is embedded outside the facility house, the circulation pump P1 and the fan motor M are driven, for example, When the outside air temperature of the ground outside the facility house (H) is 5 ℃ higher than the underground temperature where the geothermal heat exchanger 110 is embedded, the circulation pump (P1) and the fan motor (M) is driven.

또는, 상기 시설하우스 바깥 지상의 외기 온도가 상기 히트펌프유닛(100)의 증발기(10)에서 나와 공기열원 열교환기(120)로 유입되는 열 매체유의 온도보다 높은 경우, 순환펌프(P1)와 팬모터(M)가 구동되게 하며, 예컨대 상기 시설하우스(H) 바깥 지상의 외기 온도가 상기 히트펌프유닛(100)에서 나와 공기열원 열교환기(120)로 유입되는 유체배관(W1) 내 열 매체유의 온도보다 5℃ 높은 경우, 순환펌프(P1)와 팬모터(M)가 구동되게 한다.Alternatively, when the outside air temperature of the ground outside the facility house is higher than the temperature of the heat medium oil flowing out of the evaporator 10 of the heat pump unit 100 into the air heat source heat exchanger 120, the circulation pump (P1) and the fan The motor (M) is driven, for example, the outside air temperature outside the facility house (H) of the heat medium oil in the fluid pipe (W1) flowing out of the heat pump unit 100 to the air heat source heat exchanger 120 When the temperature is 5 ° C higher than the temperature, the circulation pump P1 and the fan motor M are driven.

그렇게 하여 구동된 순환펌프(P1)에 의해 유체배관(W1)을 따라 순환하는 열 매체유는 순환팬(130)에 의해 유입된 공기 중의 열을 흡수한 후 상기 지열 교환기(110)가 매설된 지중으로 유입되어, 상기 지열 교환기(110)가 매설된 지중의 온도를 높이게 된다. The thermal medium oil circulated along the fluid pipe W1 by the driven circulation pump P1 absorbs heat in the air introduced by the circulation fan 130 and then the ground heat exchanger 110 is buried. Inflow to the ground, the geothermal heat exchanger 110 is to increase the temperature of the underground.

그래서, 겨울철 야간 난방 운전시, 지열을 흡수한 열 매체유의 열이 히트펌프유닛(100)의 증발기(101)로 유입된 냉매에 의해 흡수됨에 따라 낮아지더라도 상기 순환팬(130)에 의해 높여진 후 상기 지열 교환기(110)가 매설된 지중으로 방출되므로, 상기 지열 교환기(110)가 매설된 지중의 지온 하강을 억제하여 어느 정도 온도 이하로 높일 수 있고, 그 결과로 히트펌프유닛(100)의 난방 성능 저하를 방지하게 된다Therefore, during the winter night heating operation, even if the heat of the heat medium oil absorbed geothermal heat is lowered by being absorbed by the refrigerant introduced into the evaporator 101 of the heat pump unit 100 is increased by the circulation fan 130 Since the geothermal heat exchanger 110 is discharged into the buried ground, the geothermal heat exchanger 110 can be lowered to a certain temperature by suppressing the lowering of the ground temperature of the buried ground, as a result of the heat pump unit 100 Prevents deterioration of heating performance

도 2에 나타낸 본 발명의 상기 지온 제어 장치는 키입력부(200), 제1,2,3 온도센서(201, 202, 203), 제1,2 통전부(204, 205), 마이크로컴퓨터(206)로 된 것이다.The geothermal control device of the present invention shown in FIG. 2 includes a key input unit 200, first, second and third temperature sensors 201, 202, and 203, first and second energizing units 204 and 205, and a microcomputer 206. )

키입력부(200)는 냉, 난방 키가 구비된 것으로, 사용자 조작에 따라 냉방 또는 난방 키 신호를 선택적으로 입력받는다. The key input unit 200 is provided with cooling and heating keys, and selectively receives a cooling or heating key signal according to a user's operation.

제1 온도센서(201)는 시설하우스(H) 바깥 지상의 외기 온도, 제2 온도센서(202)는 시설하우스(H) 바깥의 지열 열교환기(120)가 매설된 지중 온도, 제3 온도센서(203)는 히트펌프유닛(100)과 공기열원 열교환기(120) 사이의 유체배관(W1)을 흐르는 열 매체유(예: 물)의 온도를 각기 감지한다.The first temperature sensor 201 is the outside air temperature of the ground outside the facility house (H), the second temperature sensor 202 is the underground temperature at which the geothermal heat exchanger 120 outside the facility house (H), the third temperature sensor 203 detects the temperature of the heat medium oil (eg, water) flowing through the fluid pipe W1 between the heat pump unit 100 and the air heat source heat exchanger 120, respectively.

상기 각 온도센서(201, 202, 203)는 예컨대 NTC(Negative Temperature Coefficient) 써미스터가 사용될 수 있으며, 감지한 온도에 따라 서로 다른 전압을 인가하여, 감지한 온도를 알려준다. Each of the temperature sensors 201, 202, and 203 may use, for example, a negative temperature coefficient (NTC) thermistor. The temperature sensor 201, 202, and 203 may use a different voltage according to the sensed temperature to inform the sensed temperature.

제1 통전부(204)는 시설하우스(H) 바깥의 지상에 설치된 공기열원 열교환기(120)의 팬모터(M)에 연결된 것이다 The first conducting unit 204 is connected to the fan motor (M) of the air heat source heat exchanger 120 installed on the ground outside the facility house (H).

제2 통전부(205)는 순환펌프(P1)에 즉, 지열 열교환기(110), 공기열원 열교환기(120), 시설하우스(H) 내 히트펌프유닛(100)의 증발기(101)와 각기 열 교환되게 연결된 유체배관(W1) 내 열 매체유를 순환시키는 순환펌프(P1)에 연결된 것이다.The second conducting unit 205 is connected to the circulating pump P1, that is, the geothermal heat exchanger 110, the air heat source heat exchanger 120, and the evaporator 101 of the heat pump unit 100 in the facility house H, respectively. It is connected to the circulation pump (P1) for circulating the heat medium oil in the fluid pipe (W1) connected to the heat exchange.

마이크로컴퓨터(206)는 키입력부(200)와 제1,2,3 온도센서(201, 202, 203)의 출력 신호에 따라 상기 제1,2 통전부(204, 205)의 온, 오프 동작을 제어하는 알고리즘이 내장된 제어부가 구성된 것이다. The microcomputer 206 performs on and off operations of the first and second energizing units 204 and 205 according to output signals from the key input unit 200 and the first, second and third temperature sensors 201, 202 and 203. The control unit is built with a control algorithm.

이렇게 구성된 본 발명의 지온 제어 장치 동작은 다음과 같다.Operation of the geothermal control device of the present invention configured as described above is as follows.

① 하절기① summer season

먼저, 마이크로컴퓨터(206)는 키입력부(200)로부터 냉방 키 신호가 입력되는 동안, 제1 온도센서(201)의 출력 전압과 제2 온도센서(202)의 출력 전압을 비교하여 제1 온도센서(201)의 출력 전압이 제2 온도센서(202)의 출력 전압보다 낮은 경우, 즉 시설하우스 바깥 지상의 온도가 상기 지열 교환기(110)가 매설된 지중 온도보다 낮은 경우, 하이 펄스(예: 5V)를 제1,2 통전부(204, 205)로 인가하여 순환펌프(P1)와 팬모터(M)가 구동되게 한다.First, the microcomputer 206 compares the output voltage of the first temperature sensor 201 with the output voltage of the second temperature sensor 202 while the cooling key signal is input from the key input unit 200. When the output voltage of the 201 is lower than the output voltage of the second temperature sensor 202, that is, when the temperature outside the facility house is lower than the underground temperature at which the geothermal heat exchanger 110 is buried, a high pulse (eg, 5V) is applied. ) Is applied to the first and second energizing parts 204 and 205 to drive the circulation pump P1 and the fan motor M.

반면, 키입력부(200)로부터 냉방 키 신호가 입력되는 동안, 제1 온도센서(201)의 출력 전압과 제2 온도센서(202)의 출력 전압을 비교하여 제1 온도센서(201)의 출력 전압이 제2 온도센서(202)의 출력 전압보다 높은 경우, 즉 시설하우스 바깥 지상의 온도가 상기 지열 교환기(110)가 매설된 지중 온도보다 높은 경우, 로우 펄스(예: 0V)를 제1,2 통전부(204, 205)로 인가하여 순환펌프(P1)와 팬모터(M)의 구동이 정지되게 한다. On the other hand, while the cooling key signal is input from the key input unit 200, the output voltage of the first temperature sensor 201 and the output voltage of the second temperature sensor 202 by comparing the output voltage of the first temperature sensor 201 When the output voltage of the second temperature sensor 202 is higher, that is, when the temperature outside the facility house is higher than the underground temperature at which the geothermal heat exchanger 110 is buried, a low pulse (for example, 0V) is applied to the first and second. It is applied to the energization unit 204, 205 to stop the driving of the circulation pump (P1) and the fan motor (M).

② 동절기② Winter season

마이크로컴퓨터(206)는 키입력부(200)로부터 난방 키 신호가 입력되는 동안, 제1 온도센서(201)의 출력 전압과 제2 온도센서(202)의 출력 전압을 비교하여 제1 온도센서(201)의 출력 전압이 제2 온도센서(202)의 출력 전압보다 높은 경우, 즉 시설하우스 바깥 지상의 온도가 상기 지열 교환기(110)가 매설된 지중 온도보다 높은 경우, 하이 펄스를 제1,2 통전부(204, 205)로 인가하여 순환펌프(P1)와 팬모터(M)가 구동되게 한다. The microcomputer 206 compares the output voltage of the first temperature sensor 201 with the output voltage of the second temperature sensor 202 while the heating key signal is input from the key input unit 200. When the output voltage of) is higher than the output voltage of the second temperature sensor 202, that is, when the temperature of the ground outside the facility house is higher than the underground temperature at which the geothermal heat exchanger 110 is buried, the high pulse is applied to the first and second tubes. It is applied to all (204, 205) to drive the circulation pump (P1) and the fan motor (M).

반면, 키입력부(200)로부터 난방 키 신호가 입력되는 동안, 제1 온도센서(201)의 출력 전압과 제2 온도센서(202)의 출력 전압을 비교하여 제1 온도센서(201)의 출력 전압이 제2 온도센서(202)의 출력 전압보다 낮은 경우, 즉 시설하우스 바깥 지상의 온도가 상기 지열 교환기(110)가 매설된 지중 온도보다 낮은 경우, 로우 펄스를 제1,2 통전부(204, 205)로 인가하여 순환펌프(P1)와 팬모터(M)의 구동이 정지되게 한다. On the other hand, while the heating key signal is input from the key input unit 200, the output voltage of the first temperature sensor 201 is compared with the output voltage of the second temperature sensor 202 by comparing the output voltage of the first temperature sensor 201. When the output voltage of the second temperature sensor 202 is lower, that is, when the temperature of the ground outside the facility house is lower than the underground temperature at which the geothermal heat exchanger 110 is buried, the low pulse is applied to the first and second conducting units 204,. 205 to stop the driving of the circulation pump (P1) and the fan motor (M).

또는, 마이크로컴퓨터(206)는 제1 온도센서(201)의 출력 전압과 제3 온도센서(203)의 출력 전압을 비교하여 제1 온도센서(201)의 출력 전압이 제3 온도센서(203)의 출력 전압보다 높은 경우, 즉 시설하우스 바깥 지상의 온도가 상기 지열 교환기(110)가 매설된 지중으로 유입되는 열 매체유의 온도보다 높은 경우, 하이 펄스를 제1,2 통전부(204, 205)로 인가하여 순환펌프(P1)와 팬모터(M)가 구동되게 한다. Alternatively, the microcomputer 206 compares the output voltage of the first temperature sensor 201 with the output voltage of the third temperature sensor 203 so that the output voltage of the first temperature sensor 201 is the third temperature sensor 203. When the output voltage is higher than, that is, when the temperature of the ground outside the facility house is higher than the temperature of the heat medium oil flowing into the ground where the geothermal heat exchanger 110 is buried, a high pulse is applied to the first and second conducting units 204 and 205. By applying to the circulation pump (P1) and the fan motor (M) to be driven.

반면, 마이크로컴퓨터(206)는 제1 온도센서(201)의 출력 전압과 제3 온도센서(203)의 출력 전압을 비교하여 제1 온도센서(201)의 출력 전압이 제3 온도센서(203)의 출력 전압보다 낮은 경우, 즉 시설하우스 바깥 지상의 온도가 상기 지열 교환기(110)가 매설된 지중으로 유입되는 열 매체유의 온도보다 낮은 경우, 로우 펄스를 제1,2 통전부(204, 205)로 인가하여 순환펌프(P1)와 팬모터(M)의 구동이 정지되게 한다. On the other hand, the microcomputer 206 compares the output voltage of the first temperature sensor 201 with the output voltage of the third temperature sensor 203 so that the output voltage of the first temperature sensor 201 is the third temperature sensor 203. When the output voltage is lower than, that is, when the temperature of the ground outside the facility house is lower than the temperature of the heat medium oil flowing into the ground where the geothermal heat exchanger 110 is buried, the first and second conducting unit (204, 205) It is applied to stop the driving of the circulation pump (P1) and the fan motor (M).

도 2b의 제1 통전부는 본 발명에 따른 도 2a의 제1 통전부(204)의 예로, 릴레이, TNR로 구성되어 공기열원 열교환기(120)의 팬모터(M)에 전기적으로 연결된 것으로, 상기한 마이크로컴퓨터(206)의 제어하에 온, 오프 되어 동작 전원(예: AC 100V)을 선택적으로 팬모터(M)로 통전시킨다. 그렇게 하여 그 팬모터(M)의 구동이 제어되게 한다.As an example of the first conducting unit 204 of FIG. 2A according to the present invention, the first conducting unit of FIG. 2B is composed of a relay and a TNR, and is electrically connected to the fan motor M of the air heat source heat exchanger 120. Under the control of the microcomputer 206, it is turned on and off to selectively operate an operating power supply (for example, AC 100V) to the fan motor M. Thus, the drive of the fan motor M is controlled.

도 2c의 제2 통전부는 본 발명에 따른 도 2a의 제2 통전부(205)의 예로, 트랜지스터, 포토다이악, 트라이악으로 구성되어 유체배관(W1) 내 열 매체유를 순환시키는 순환펌프(P1)에 전기적으로 연결된 것으로, 상기한 마이크로컴퓨터(206)의 제어하에 온, 오프되어 동작 전원(예: AC 100V)을 선택적으로 순환펌프(P1)로 통전시킨다. 그렇게 하여, 그 순환펌프(P1)의 구동이 제어되게 한다.The second conducting portion of FIG. 2C is an example of the second conducting portion 205 of FIG. 2A according to the present invention. A circulation pump configured to circulate heat medium oil in the fluid pipe W1 is composed of a transistor, a photodiak, and a triac. Electrically connected to P1, it is turned on and off under the control of the microcomputer 206 to selectively energize an operating power source (for example, AC 100V) to the circulation pump P1. Thus, the driving of the circulation pump P1 is controlled.

도 3에 나타낸 본 발명의 하절기 지온 제어 방법은 다음과 같다. Summer temperature control method of the present invention shown in Figure 3 is as follows.

먼저, 히트펌프유닛(100)의 냉, 난방 모드를 확인한다(S300). 그리고, 상기 시설하우스 바깥 지상의 외기 온도가 상기 시설하우스 바깥에 지열 열교환기(110)가 매설된 지중의 온도보다 낮은지를 확인한다(S301). First, the cooling and heating mode of the heat pump unit 100 is checked (S300). Then, it is checked whether the outside air temperature of the ground outside the facility house is lower than the temperature of the ground in which the geothermal heat exchanger 110 is embedded outside the facility house (S301).

확인 결과, 냉방 모드 중, 상기 시설하우스 바깥 지상의 외기 온도가 상기 시설하우스 바깥에 지열 열교환기(110)가 매설된 지중의 온도보다 낮은 경우, 유체배관(W1) 내의 열 매체유(예: 물)를 순환시키는 순환펌프(P1)와 공기열원 열교환기(120)에 연결된 팬모터(M)가 구동되게 하고(S302), 높은 경우 각 구동이 정지되게 한다(S303).As a result, in the cooling mode, when the outside air temperature of the ground outside the facility house is lower than the temperature of the ground where the geothermal heat exchanger 110 is embedded outside the facility house, the heat medium oil (eg, water) in the fluid pipe W1 Fan motor (M) connected to the circulating pump (P1) and the air heat source heat exchanger 120 to circulate () is driven (S302), and if the driving is high (S303).

도 4의 본 발명의 동절기 지온 제어 방법은 다음과 같다(도 1 참조).Winter geothermal control method of the present invention of Figure 4 is as follows (see Figure 1).

먼저, 히트펌프유닛(100)의 냉, 난방 모드를 확인한다(S400). First, the cooling and heating mode of the heat pump unit 100 is checked (S400).

다음, 상기 시설하우스 바깥 지상의 외기 온도가 상기 시설하우스 바깥에 지열 열교환기(110)가 매설된 지중의 온도보다 높은지를 확인한다(S402). Next, it is checked whether the outside air temperature of the ground outside the facility house is higher than the temperature of the ground in which the geothermal heat exchanger 110 is embedded outside the facility house (S402).

확인 결과, 난방 모드 중 상기 시설하우스 바깥 지상의 외기 온도가 상기 시설하우스 바깥에 지열 열교환기(110)가 매설된 지중의 온도보다 높은 경우 또는, 상기 시설하우스 바깥 지상의 외기 온도가 상기 히트펌프유닛(100)의 증발기에서 나와 공기열원 열교환기(120)로 유입되는 열 매체유의 온도보다 높은 경우에 순환펌프(P1)와 팬모터(M)가 구동되게 하고(S403), 미만인 경우 각 구동이 정지되게 한다(S404). As a result, when the outside air temperature of the ground outside the facility house in the heating mode is higher than the temperature of the ground where the geothermal heat exchanger 110 is buried outside the facility house, or the outside air temperature of the ground outside the facility house is the heat pump unit When the temperature is higher than the temperature of the heat medium oil flowing out of the evaporator of 100 and flowing into the air heat source heat exchanger 120, the circulating pump P1 and the fan motor M are driven (S403). (S404).

도 1은 본 발명에 따른 축열식 지열 히트펌프 시스템이 도시된 도면1 is a view showing a heat storage geothermal heat pump system according to the present invention

도 2a는 본 발명에 따른 축열식 지열 히트펌프 시스템의 지온 제어 장치가 도시된 블록도Figure 2a is a block diagram showing a geothermal control device of a heat storage geothermal heat pump system according to the present invention

도 2b는 도 2a의 제1통전부의 예가 도시된 회로도FIG. 2B is a circuit diagram showing an example of the first conducting portion of FIG. 2A.

도 2c는 도 2a의 제2통전부의 예가 도시된 회로도FIG. 2C is a circuit diagram of an example of the second energizing unit of FIG. 2A.

도 3은 본 발명에 따른 하절기 지온 제어 방법이 도시된 플로우 챠트Figure 3 is a flow chart showing the summer geothermal control method according to the present invention

도 4는 본 발명에 따른 동절기 지온 제어 방법이 도시된 플로우 챠트4 is a flow chart illustrating a winter geothermal control method according to the present invention

* 도면의 주요 부부에 대한 부호의 설명 ** Description of the symbols for the main couples in the drawings

100 : 히트펌프유닛 110 : 지열 열교환기100: heat pump unit 110: geothermal heat exchanger

120 : 공기열원 열교환기 130 : 순환팬120: air heat source heat exchanger 130: circulation fan

140 : 축열조 M : 팬모터140: heat storage tank M: fan motor

W1 : 유체배관 P1 : 순환펌프W1: Fluid piping P1: Circulation pump

V1 ~ V8 : 단속밸브 W2 : 제2유체배관V1 ~ V8: Intermittent valve W2: Second fluid piping

200 : 키입력부 201 : 제1온도센서 200: key input unit 201: first temperature sensor

202 : 제2온도센서 203 : 제3온도센서202: second temperature sensor 203: third temperature sensor

204 : 제1통전부 205 : 제2통전부204: first conducting portion 205: second conducting portion

206 : 마이크로컴퓨터206: Microcomputer

Claims

The heat pump unit 100 including the evaporator 101, the condenser 102, the compressor 103 installed in the facility house and operating the four-way valve 104 to control the refrigerant flow in the heating mode and the cooling mode, the heat pump A heat storage tank 140 for storing the heat transfer oil heat exchanged with the condenser of the unit 100, a circulation pump (P2, P3) for circulating the heat transfer oil in the heat storage tank 140 to the condenser and the facility house of the heat pump unit 100, In the heat storage geothermal heat pump system comprising a fluid pipe (W2) having an intermittent valve for regulating the heat medium oil flow circulated in the circulation pump (P2, P3),

Geothermal heat exchanger 110 buried in the ground outside the facility house;

An air heat source heat exchanger 120 installed on the ground outside the facility house;

A circulation fan 130 interlocked with the fan motor M connected to the air heat source heat exchanger 120;

A fluid pipe (W1) connected to the evaporator, the geothermal heat exchanger (110) and the air heat source heat exchanger (120) of the heat pump unit (100), and having a circulation pump (P1) on one side thereof; And

A key input unit 200 for receiving a cooling and heating key signal; A first temperature sensor 201 for outputting a signal corresponding to the outside air temperature of the ground outside the facility house; A second temperature sensor 202 for outputting a signal corresponding to the temperature of the ground in which the geothermal heat exchanger 110 is embedded outside the facility house; A first conducting unit 204 connected to the fan motor M of the air heat source heat exchanger 120 installed outside the facility house; The geothermal heat exchanger 110, the air heat source heat exchanger 120, the circulation pump (P1) for circulating the heat medium oil in the fluid pipe (W1) connected to each of the heat exchange unit and the evaporator of the heat pump unit 100 in the facility house A second conducting unit 205 connected to the second conducting unit; A third temperature sensor 203 for outputting a signal corresponding to the temperature of the heat medium oil flowing out of the evaporator of the heat pump unit 100 into the air heat source heat exchanger 120; The microcomputer 206 is provided with a control unit for controlling the on and off operation of the first, second power supply unit 204, 205 according to the output signal of the key input unit 200 and the first, second, third temperature sensors (201, 202, 203). Geothermal control device, including

Regenerative geothermal heat pump system comprising a further.

delete

The method of claim 1,

The microcomputer 206 is

While the cooling key signal is input to the controller, when the outside air temperature of the ground outside the facility house is lower than the temperature of the ground in which the geothermal heat exchanger 110 is buried outside the facility house, the first and second conducting units 204 and 205. ) Is turned on, if the high, the first and second energization unit (204, 205) is a heat storage geothermal heat pump system with a built-in algorithm.

The method of claim 1,

The microcomputer 206 is

While the heating key signal is input to the control unit, when the outside air temperature of the ground outside the facility house is higher than the temperature of the ground in which the geothermal heat exchanger 110 is embedded outside the facility house, the first and second conducting units 204 and 205. ), The low-power geothermal heat pump system with a built-in algorithm configured to turn off the first, second conducting portion (204, 205) when low.

The method of claim 1,

The microcomputer 206 is

While the heating key signal is input to the controller, when the outside air temperature of the ground outside the facility house is higher than the temperature of the heat medium oil flowing out of the evaporator of the heat pump unit 100 into the air heat source heat exchanger 120, the A regenerative geothermal heat pump system with an integrated algorithm configured to turn on the first and second energized parts (204, 205) and to turn off the first and second energized parts (204, 205) if they are low.

Confirming the cold, heating mode, the outside air temperature of the ground outside the facility house, and the underground temperature at which the geothermal heat exchanger 110 is embedded;

As a result of the check, when the outside air temperature of the ground outside the facility house in the cooling mode is lower than the temperature of the ground where the geothermal heat exchanger 110 is buried outside the facility house, the ground heat exchanger 110 and the ground outside the facility house An air heat source circulating pump (P1) for circulating heat medium oil in a fluid pipe (W1) connected to the heat exchanger (120) and the evaporator (101) of the heat pump unit (100) in the facility house in heat exchange. And driving the fan motor (M) connected to the heat exchanger (120) and stopping each drive when the heat exchanger (120) is high.

The method of claim 6,

As a result of the check, when the outside air temperature of the ground outside the facility house in the heating mode is higher than the temperature of the ground where the geothermal heat exchanger 110 is embedded outside the facility house, the circulation pump (P1) and the fan motor (M) And driving each drive to be stopped when the power is low.

The method of claim 6,

Confirming a temperature of the heat medium oil in the fluid pipe (W1);

As a result of the checking, when the outside air temperature of the ground outside the facility house in the heating mode is higher than the temperature of the heat medium oil flowing out of the evaporator of the heat pump unit 100 into the air heat source heat exchanger 120, the circulation pump (P1) And a fan motor (M) are driven, and each drive is stopped when the fan motor (M) is low.