The use of geothermal energy has increased for economically and environmentally friendly utilization, and a geothermal heat pump (GSHP) system for space heating and cooling is being used widely. As ground thermal properties such as ground thermal conductivity and ground thermal diffusivity are substantial parameters in the design of geothermal heat pump system, ground thermal conductivity should be obtained from in-situ thermal response test (TRT). This paper presents an experimental study of ground thermal properties of U and 2U type ground heat exchangers (GHEs) measured by TRTs. The U and 2U type GHEs were installed in a partially saturated dredged soil deposit, and TRTs were conducted for 48 hours. A method to derive the thermal diffusivity as well as thermal conductivity was proposed from a non-linear regression analysis. In addition, remolded soil samples from different layers were collected from the field, and soil specimens were reconstructed according to the field ground condition. Then equivalent ground thermal conductivity and ground thermal diffusivity were calculated from the lab test results and they were compared with the in-situ TRT results.
Lee Yong-Beom;Cho Seong-In;Lee Jae-Han;Kim Tae-Won
한국신재생에너지학회:학술대회논문집
/
2005.06a
/
pp.688-692
/
2005
Importance of substitute energy has been increasing due to environmental issues and lack of fossil fuels. In addition, heating cost that occupies from 30 to $40\%$ of the total production cost in Korean protected cultivation needs to be reduced for profitability and global competition. But, studying on substitute energy to solve these problems has not been activated for Korean protected cultivation. Therefore, this study was conducted to develop a geothermal heat pump system for cool ing and heat ing of greenhouses at a lower cost than conventional hot air heater and air conditioner. Fundamental test of heat transfer characteristics in soil was conducted by computer simulation and controlled tests for its verification. Based on the results of the theoretical and empirical investigations, an optimum heat pump system was developed and the performance was evaluated for practical use in a greenhouse at the Pusan Horticultural Experiment Station. The system was compared with a conventional hot air heating system through a cucumber growing test and economic feasibility analysis. Results of the application test of the geothermal heat pump showed that with an initial setting of $15^{\circ}C$ the inside temperature of the greenhouse could be maintained between 15 and $17^{\circ}C$. Results of the cucumber growing test showed that there were no significant differences in average height, leaf length, leaf width, number of nods, leaf area, dry weight and yield between the plots wi th the geothermal heat pump system and a conventional hot air heater. Economic feasibility analysis indicated that the variable cost of the hot air heater could be saved $81.2\%$ using the geothermal heat pump system. It was concluded that the geothermal heat pump system might be a pertinent heating and cooling system for greenhouses because of the low operating cost and the use of environment-friendly geothermal energy.
Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
/
v.26
no.9
/
pp.409-415
/
2014
Ground-source heat pump (GSHP) systems have become an efficient alternative to conventional cooling and heating methods due to their higher energy efficiency. These systems use the ground as a heat source and the heat sink for cooling mode operation. The purpose of this simulation study is to evaluate the performance of a hypothetical GSHP system in an office building and to assess the energy saving effect against the existing HVAC systems (boiler and turbo chiller). We collected monthly energy consumption data from an actual office building ($32,488m^2$) in Seoul, and created a model to calculate the hourly building loads with EnergyPlus. In addition, we used GLD (Ground Loop Design) V8.0, a GSHP system design and simulation software tool, to evaluate hourly and monthly performance of the GSHP system. The energy consumption for the GSHP system based on the hourly simulation results were estimated to be 582.6 MWh/year for cooling and 593.2 MWh/year for heating, while those for the existing HVAC systems were found to be 674.5 MWh/year and 2,496.4 MWh/year, respectively. The seasonal performance factor (SPF) of the GSHP system was also calculated to be in the range of 3.37~4.28.
The Journal of Sustainable Design and Educational Environment Research
/
v.6
no.2
/
pp.25-52
/
2007
This paper is focused on the economical efficiency of the geothermal heat pump system in school. As the importance of problems of environment and energy becomes larger, the development and distribution of energy-saving technology in the whole nation has become influential. This paper is intended, targeting on school buildings scattered all over the country, to evaluate the introduction and possibility of a terrestrial heat system which is in the first stage of introduction in the country, through energy consumption and efficiency in case where a terrestrial heat system is introduced. To do that, the author performed a qualitative analysis of the heat pump system using various terrestrial heat energy and the system introduced to existing school buildings and, through the analysis, made tentative evaluation on the most environment-friendly and energy saving type system. Also, the author performed simulation analysis using a currently typical school building standard and, on the basis of this result, conducted efficiency analysis of various heat pump systems. The conclusion according to synthetical analysis & evaluation can be summarized as follows. In case a heat pump system is introduced to a school building, it was deemed the investment in the early stage would increase, but the investment could be collected within 5~6 years through reduction of large operation expenses. Also, it was analyzed in case of terrestrial heat contracted heat mode using midnight electric power among heat pump systems, not only early investment but also operation expenses could be reduced to a great extent. Accordingly in case the system using terrestrial heat energy is applied to the school buildings that are to be newly built or repaired in the future, it will provide an object-lesson to students as well as contributing to energy saving.
In this study, the energy and economic analysis of KIER Zero Energy Solar House (KIER ZeSH) was carried out. KIER ZeSH was designed and constructed in the end of 2009 for the purpose of more than 70% energy self-sufficiency in total load as well as less than 20% of additional construction cost. The several building energy conservation technologies like as super insulation, high performance window, wast heat recovery system, etc and renewable energy system. The renewable heating and cooling system is a kind of solar thermal system combined with geo-source heat pump as a back-up device. The capacity of 3.15kW solar BIPV system was also installed on the roof. The measurement by monitering system of ZeSH was conducted for one year from November 2009 to October 2010. The energy self-sufficiency and economic analysis were conducted based on the this monitering result. As a result, the energy self sufficiency is about 83% which is higher than that of the target and the payback period is 11 years.
This study was conducted to promote consumer interest in Geothermal Heat Pump (Ground Source Heat Pump, GSHP) and district heating and cooling (District Heating & Cooling, DHC) systems, which are competing with each other in the heating and cooling field. Considering not only the required cost data of energy itself, but also external influence factors, the optimal mix ratio of these two energy systems was studied as follows. The quantitative data of the two energy systems was entered into a database and the non-quantitative factors of external influence were applied in the form of coefficients. Considering both of these factors, the optimal mix ratio of GSHP and DHC systems and minimum Life Cycle Cost (LCC) were obtained using an algorithm model design. The Optimal Energy Mix of GSHP & DHC (OEMGD) algorithm was developed using a software program (Octave 4.0). The numerical result was able to reflect the variety of external influence factors through the OEMGD algorithm. The OEMGD model found that the DHC system is more economical than the GSHP system and was able to represent the optimal energy mix ratio and LCC of mixed energy systems according to changes in the external influences. The OEMGD algorithm could be of help to improve the consumers' experience and rationalize their energy usage.
Park, Yong-Boo;Nam, Yu-Jin;Sim, Young-Jong;Sohn, Jeong-Rak
Land and Housing Review
/
v.3
no.2
/
pp.169-175
/
2012
In recent, there are many studies associated with energy piles to save initial construction cost for ground source heat pump system. In this study, to evaluate geothermal exchange rates two types (a connection type and a slinky type) of cast-in-place energy piles (PRD, 4.5m in depth, 1,200 mm in diameter) were constructed for the tests and their efficiencies were compared with numerical analysis results. As a result, starting with operation, geothermal exchange rate gradually decreases due to exchange of lower ground temperature. In the case of connection type, temperature difference is $0.37^{\circ}C$ in heating mode and $0.34^{\circ}C$, in cooling mode, respectively. In addition, in case of a connection type, geothermal exchange rate in heating mode is 2,314W/m and in cooling mode, 252.2W/m whose value is 9% higher than in heating mode. In the case of slinky type, the average geothermal exchange rate in heating mode is 168.0W/m, which is about 27% lower than that of connection type.
Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
/
v.25
no.3
/
pp.156-163
/
2013
Ground Source Heat Pump (GSHP) systems utilize geothermal energy as a thermal source or sink, for heating, cooling and domestic hot water. It is well known that GSHP is environmentally friendly, and saves energy dramatically. For this reason, many investigative researches have been conducted on commercial and governmental buildings. However, studies on residential GSHP are few, because of the small capacity and cost. In this study, we experimented with the characteristic performance of heating, cooling and seasonal performance factor for a residential GSHP system, which consisted of two 180 m deep u-tube ground heat exchangers, a heat pump and measurement instruments. The installed capacity of the heat pump was 5RT, and the conditioning area was $62.23m^2$. From the experimental results, the cooling COP of the heat pump was 4.13, and the system COP was 3.51, while the CSPF was 3.32. On the other hand, the heating COP of the heat pump was 3.87, and the system COP was 3.39, while the HSPF was 3.39. Also, in-situ cooling COP and capacity were 93.7% and 96.4% compared with the EWT certification data, respectively, and that of heating were 98.3% and 95.7%, respectively.
Due to the limited areal space for installation, borehole heat exchangers (BHEs) at depths deeper than 300 m are considered for geothermal heating and cooling in the urban area. The deep vertical closed-loop BHEs are unconventional due to the depth and the range of the typical installation depth is between 100 and 200 m in Korea. The BHE in the study consists of 50A (outer diameter 50 mm, SDR 11) PE U-tube pipe in a 150 mm diameter borehole with the depth of 300 m. In order to compensate the buoyancy caused by the low density of PE pipe ($0.94{\sim}0.96g/cm^3$) in the borehole filled with ground water, 10 weight band sets (4.6 kg/set) were attached to the bottom of U-tube. A thermal response test (TRT) and fundamental basic surveys on the thermophysical characteristics of the ground were conducted. Ground temperature measures around $15^{\circ}C$ from the surface to 100 m, and the geothermal gradient represents $1.9^{\circ}C/100m$ below 100 m. The TRT was conducted for 48 hours with 17.5 kW heat injection, 28.65 l/min at a circulation fluid flow rate indicates an average temperature difference $8.9^{\circ}C$ between inlet and outlet circulation fluid. The estimated thermophysical parameters are 3.0 W/mk of ground thermal conductivity and 0.104 mk/W of borehole thermal resistance. In the stepwise evaluation of TRT, the ground thermal conductivity was calculated at the standard deviation of 0.16 after the initial 13 hours. The sensitivity analysis on the borehole thermal resistance was also conducted with respect to the PE pipe diameter and the thermal conductivity of backfill material. The borehole thermal resistivity slightly decreased with the increase of the two parameters.
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 $33.5^{\circ}C$.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.