Performance Simulation of Geothermal Heat Pump (GHP) System with Different Control Schemes

Geothermal heat pump (GHP) systems have been proved to be one of the most efficient systems for heating and cooling in buildings. However, an optimal energy performance depends on a good control of the system components, including heat pumps and circulation pumps, which affect to the total energy consumption of system. This paper presents the simulation results of the heat pump performance for two different control schemes, i.e. constant setting temperature (Control-A) and variable setting temperatures (Control-B) in buffer tank. A dynamic simulation tool, TRNSYS 17, was used to model the entire system and to assess the performance of the system. Simulation results show that the Control-B, which controls the temperature in buffer tank with outdoor air temperature, is a effective way to reduce the energy consumptions in heat pump (7.7%) and circulation pump (7.5%).

제어 방식에 따른 지열 히트펌프 시스템의 성능 시뮬레이션

지열 히트펌프 시스템에서 히트펌프 등 시스템 구성 요소의 에너지 소비량을 효율적으로 관리하면, 냉난방 성능을 더 높일 수 있다. 본 논문은 외기온도 제어 방식이 지열 시스템의 성능에 미치는 영향을 분석하였다. 또한 분석 결과를 현재 국내에서 주로 적용하는 제어 방식(Control-A)과 비교하였다. 이를 위해 상용 소프트웨어(TRNSYS 17)를 이용하여 가상 지열 시스템의 모델을 구축한 후, 시뮬레이션을 수행하였다. 외기 온도 제어 방식(Control-B)은 버퍼 탱크의 온도를 외기 온도에 따라 제어하기 때문에, 간절기 때 효과적이었다. 기존 제어 방식과 비교했을 때, 외기 온도 제어 방식은 히트펌프 전력 소비량을 7.7%(147 kWh 절감) 그리고 순환펌프 전력 소비량을 7.5%(28.1 kWh 절감) 줄일 수 있었다.