• 제목/요약/키워드: ground thermal conductivity

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지중열교환기용 고성능 시멘트 그라우트 실증 적용 (An Empirical application of high-performance cement grout for ground heat exchanger)

  • 양희정;이동철;전중규;서신석;최용민
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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    • pp.201.1-201.1
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    • 2011
  • Ground heat exchanger is the most important part which than 14% of the cost of construction and the performance of Ground heat exchanger is depended on it. Grout is inserted into the hole to the ground fixed and serves to enhance the thermal conductivity. So the research and development is needed. We were using cement grout. The result of the test thermal conductivity is 3.14 W/mK. It is much better than the existing grout is the thermal conductivity. The developed materials was examined by applying the grout in the field.

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실리카샌드 첨가에 의한 벤토나이트 그라우트의 열전도도 증가 (Thermal Conductivity Enhancement of Bentonite Grout Using Silica Sands)

  • 손병후
    • 대한설비공학회:학술대회논문집
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    • 대한설비공학회 2006년도 하계학술발표대회 논문집
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    • pp.713-718
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    • 2006
  • This paper concerns the measurement of thermal conductivity of grouting materials for ground loop heat exchanger. A thermal conductivity meter, QTM-500 based on modified transient hot wire method was used to measure the thermal conductivity of neat bentonite and mixtures of bentonite and various additives. Relative to the total mixture mass, as the percent additive was increased the mixture thermal conductivity increased. For the bentonite-silica sand mixtures, the higher density of the sand particles resulted in much higher mixture thermal conductivity.

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지중 유효 열전도도의 지역별 분포 (A Study on Regional Distribution of the Ground Effective Thermal Conductivity)

  • 공형진;권순기;지승규
    • 대한기계학회논문집 C: 기술과 교육
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    • 제4권1호
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    • pp.43-47
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    • 2016
  • 지열 히트펌프 시스템은 환경 친화적이고 에너지 절감 시스템으로 알려져 있다. 특히 지중 열교환기는 초기투자비와 시스템 성능을 결정하는 매우 중요한 요소다. 수직형 지열 시스템 설계를 위해서는 현장 열응답 테스트를 통해 지중 유효 열저항을 고려해야 한다. 본 연구에서는 지열이용검토서를 통해 접수된 전국의 지중 열전도도를 지역별로 분석하였다. 전국 평균 지중 열전도도는 2.56 W/mK로 분석되었다. 지중 열전도도가 가장 높은 지역은 서울로 평균 2.68 W/mK이고, 가장 낮은 지역은 부산으로 2.28 W/mK다. 또한 해안을 접하고 있는 지역의 열전도도는 전국 평균에 비해 약 30% 낮다.

지중 열교환기용 뒤채움재로서 흑연을 첨가한 벤토나이트 그라우트재의 열전도도 및 점도 특성 (Thermal conductivity and viscosity of graphite-added bentonite grout for backfilling ground heat exchanger)

  • 이철호;이강자;최항석;최효범
    • 한국지열·수열에너지학회논문집
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    • 제5권1호
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    • pp.19-24
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    • 2009
  • Bentonite-based grouting has been usually used for sealing a borehole installed for a closed-loop vertical ground heat exchanger in a geothermal heat pump system (GHP) because of its high swelling potential and low hydraulic conductivity. The bentonite-based grout, however, has relatively lower thermal conductivity than that of ground formation. Accordingly, it is common to add some additives such as silica sand into the bentonite-based grout for enhancing heat transfer. In this study, graphite is adapted to substitute silica sand as an addictive because graphite has very high thermal conductivity. The effect of graphite on the thermal conductivity of bentonite-based grouts has been quantitatively evaluated for seven bentonite grouts from different product sources. In addition, the viscosity of graphite-added bentonite grout was measured to evaluate the field pumpability of the grout.

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현장 열응답 시험을 통한 지중 열물성 추정 (Prediction of Ground Thermal Properties from Thermal Response Test)

  • 윤석;이승래;김영상;김건영;김경수
    • 한국지반공학회논문집
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    • 제32권7호
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    • pp.5-14
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    • 2016
  • 최근 들어 경제적이고 친환경적인 에너지 활용을 위하여 지열에너지의 필요성이 점차 증대되고 있다. 특히 지열히트펌프 시스템(geothermal heat pump system)으로 불리는 지열 냉난방 시스템의 적용성이 계속 확대되고 있다. 이러한 지열히트펌프 시스템에서 지반의 열전도도와 열확산계수와 같은 지중 열물성은 설계 과정에서 매우 중요한 변수이기에 현장 열응답 시험(thermal response test)을 통해 지반의 열전도도를 산출해야 한다. 본 논문에서는 U와 2U 타입의 지중 열교환기를 매립지 지반에 설치한 후 48시간 동안 현장 열응답 시험을 수행하였으며 지반의 열전도도 뿐만 아니라 지반의 열확산계수를 비선형 회귀분석을 통해 산정할 수 있는 방안을 제시하였다. 또한 지중 열교환기가 설치된 지반의 시료를 채취하여 실내 열물성 실험을 수행하였으며 이를 현장 열응답 시험을 통해 도출된 지반의 열전도도 및 열확산계수 값과 비교하였다.

PHC 에너지 파일을 이용한 지반의 열전도도 산정 (Thermal Conductivity Estimate of Ground Using Energy Piles)

  • 윤석;고규현;박현구;박스칸;이승래;조경진;송치용
    • 한국지열·수열에너지학회논문집
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    • 제8권4호
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    • pp.8-16
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    • 2012
  • The use of energy pile foundation has been increased for economic utilization of geothermal energy. This paper describes an experimental and numerical study on thermal response tests (TRTs) using W and 3U-shaped ground heat exchangers (GHEs) in precast-high strength concrete (PHC) energy piles. Ground thermal conductivity and borehole thermal resistance were measured and compared with those numerical analysis. W-shpaed GHE showed higher heat transfer behavior than 3U-shaped one because of different conditions such as pile size and volume of grout. That is, ground thermal conductivity using W-shaped GHE was higher than that of 3U shaped GHE, and borehole thermal resistance vice versa. The relative error of borehole resistance values between numerical and analytical solution was less than 5%.

설계변수가 수직밀폐형 지중열교환기 설계길이에 미치는 영향 (Effect of the Design Parameters of Geothermal Heat Exchanger Design Length)

  • 민경천;최재호
    • 한국지열·수열에너지학회논문집
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    • 제7권2호
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    • pp.10-15
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    • 2011
  • A ground loop heat exchanger for the ground source heat pump system is the core equipment determining the thermal performance and initial cost of the system The length and performance of the heat exchanger is dependent on the ground thermal conductivity, the operation hours, the ground loop diameter, the grout, the ground loop arrangement, the pipe placement and the design temperature. The result of this simulation shows that higher thermal conductivity of grouting materials leads to the decrease length of geothermal heat exchanger from 100.0 to 84.4%.

수직 밀폐형 지중 열교환기용 뒤채움재로서 흑연(Graphite)을 첨가한 벤토나이트 그라우트재의 물리적 특성연구 (Study on physical characteristics of Graphite-added bentonite grout for backfilling closed-loop groud heat exchanger)

  • 이강자;길후정;이철호;최항석;최효범
    • 한국지반공학회:학술대회논문집
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    • 한국지반공학회 2009년도 춘계 학술발표회
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    • pp.179-187
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    • 2009
  • Bentonite-based grouting has been popularly used to seal a borehole installed for a closed-loop vertical ground heat exchanger in a geothermal heat pump system (GHP) because of its high swelling potential and low hydraulic conductivity. The bentonite-based grout, however, has relatively lower thermal conductivity than that of ground formation. Accordingly, it is common to add some additives such as silica sand to the bentonite-based grout for enhancing thermal performance. In this study, graphite is adapted to substitute silica sand as an addictive because graphite has very high thermal conductivity. The effect of graphite on the thermal conductivity of bentonite-based grouts has been quantitatively evaluated for seven bentonite grouts from different product sources. In addition, comparisons of viscosity between applications of graphite and silica sand as additives has been carried out. In conclusion, using graphite has thermal conductivity about three times higher than that of silica sand.

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수직 밀폐형 지중 열교환기용 뒤채움재의 물리적 특성 연구 (Study on physical characteristics of grouts for backfilling ground heat exchanger)

  • 이철호;길후정;최항석;최효범;우상백
    • 한국지반공학회:학술대회논문집
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    • 한국지반공학회 2008년도 춘계 학술발표회 초청강연 및 논문집
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    • pp.533-544
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    • 2008
  • To obtain the physical properties of grout materials, that is the thermal conductivity and viscosity, which are used for backfilling ground heat exchangers, nine bentonite grouts and cement grouts being adapted in the United State have been considered in this study. The bentonite grouts show that the thermal conductivity and viscosity increase with the content of bentonite or filler (silica sand). The saturated cement grouts appear to possess much higher thermal conductivity than the saturated bentonite grouts, and the reduction of thermal conductivity in the cement grouts after drying specimens is less than the case of the bentonite grouts. To investigate the performance of cement grouts, fifteen samples were prepared by varying the water/cement ratio and the amount of sand and bentonite added into the cement mortar. Maintaining the moisture content of grouts is a crucial factor in enhancing the efficiency of ground heat exchangers.

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화강풍화토의 열전도도 산정에 대한 연구 (Estimation of Thermal Conductivity of Weathered Granite Soils)

  • 박현구;박한솔;이승래;고규현
    • 대한토목학회논문집
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    • 제32권2C호
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    • pp.69-77
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    • 2012
  • 일반적으로 지열 에너지파일 및 수평형 지열교환기는 기존의 연직형 지열히트펌프에 비하여 지표면에서 가까운 깊이에 설치되며, 이 경우 지열교환기의 열 교환 거동은 토사층에서의 열전도도에 많은 영향을 받게 된다. 기존의 연구에 따르면 지하수위 상부에 놓인 흙의 열전도도는 에너지파일의 열 교환 성능에 많은 영향을 미치는 것으로 알려져 있으며, 이는 부분적으로 포화된 흙의 열전도도는 함수비에 큰 영향을 받기 때문이다. 본 연구에서는 국내에 널리 분포하고 있는 화강풍화토의 열전도도 예측에 대한 연구를 수행하였다. 5개 지역에서 채취한 화강풍화토 시료의 간극율과 포화도를 바꾸어가며 탐침법 기반 열전도도 측정시험을 수행하였고, 기존의 열전도도 추정 모델들의 적합성을 평가하였다. 마지막으로 국내 화강풍화토에 적합한 경험적 예측식을 제안하고 이를 토대로 실험자료를 분석해 보았으며 기존 문헌에 실린 실험결과에 적용하여 그 적절성을 살펴보았다.