• 제목/요약/키워드: borehole temperature

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스탠딩컬럼웰형(SCW) 지중열교환기의 열성능 측정에 관한 실험적 연구 (An Experimental Study on the Thermal Performance Measurement of Standing Column Well type Borehole Heat Exchanger)

  • 이상훈;최용석;안근묵
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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    • pp.122.2-122.2
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    • 2010
  • Knowledge of ground thermal properties is most important for the proper design of BHE(borehole heat exchanger) systems. The configure type, pipe size and thermal performance of the BHE is highly dependent on the ground source heatpump system-efficiency and instruction cost. Thermal response tests with mobile measurement devices were developed primarily for in-situ determination of design data for Standing Column Well apply. The main purpose has been to determine in-situ values of effective ground thermal conductivity and thermal resistance, including the effect of ground-water flow and natural convection in the boreholes. The test rig is set up on a some trailer, and contains a sub-circulation pump, a boiler, temperature sensors, flow meter and a data logger for recording the temperature and circulation fluid flow data. A constant heating power is injected into the SCW through the test rig and the resulting temperature change in the SCW is recorded. The recorded temperature data are analysed with a line-source model, which gives the effective in-situ values of rock thermal conductivity and thermal resistance of SCW.

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고준위 폐기물 처분용기 주변에서의 열전달 해석 (Analysis of Heat Transfer around the High Level Waste Canisters)

  • 최희주;최종원;이종열;권영주
    • 한국방사성폐기물학회:학술대회논문집
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    • 한국방사성폐기물학회 2003년도 가을 학술논문집
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    • pp.270-275
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    • 2003
  • 고준위 폐기물 처분용기 개념설계의 일부분으로 열전달 해석을 수행하였다. 현재까지 진행된 처분개념인 지하 500m 암반 내 처분공에 4개의 PWR 사용후 핵연료 다발을 처분용기에 넣어 처분하였을 경우에 대해 온도 분포를 구하였다. 열전달 해석에는 유한요소법을 이용하는 NISA 프로그램을 이용하였다. 처분용기 내 핵연료의 열 발생에 의한 $\ulcorner$처분용기+벤토나이트 버퍼+처분터널+암반$\lrcorner$ 복합시스템의 온도분포를 구하였다. 처분터널 사이의 간격이 40m 처분공 사이의 간격이 6m인 경우 처분용기 외곽 쉘과 완충재 사이의 온도는 처분 후 15-16년에 도달할 때 최대 $87.5^{\circ}C$까지 증가하다가 서서히 감소하였다.

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수직밀폐형 지중열교환기의 온도분포 특성 (The Characteristics of Thermal Diffusion With the Vertical-Closed Loop Type Geothermal Heat Exchanger)

  • 선종철;김병철;고영하
    • 한국태양에너지학회 논문집
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    • 제33권1호
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    • pp.57-65
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    • 2013
  • The temperatures with the ground depth, the positions of circulation water in ground heat exchanger were measured and thermal diffusion characteristics with the distances of the direction normal to the borehole was analysed. The deeper the depth of ground, the less the influences of outdoor temperature, but below 10m of ground, there was no influences of ground temperature. When the depth of trench pipe was below the depth of 2m, there was no influence. In the ground of 10m when the distances between the pipe and the other places were above 0.5m, the variations of temperature were less than $1.6^{\circ}C$ and above 2.5m they were less than $0.1^{\circ}C$. When the distances of bore hole were above 5m, there were no. influences of the nearest ground heat exchanger.

지중열전도도 측정과 지중열교환기의 열확산 특성 분석 (Measurement of Ground Thermal Conductivity and Characteristics of Thermal Diffusion by the Ground Heat Exchanger)

  • 정영만;구경민;황유진;장세용;이영호;이동혁;이재근
    • 설비공학논문집
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    • 제20권11호
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    • pp.739-745
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    • 2008
  • This paper presents the measurement of ground thermal conductivity and the characteristics of ground thermal diffusion by a ground heat exchanger(GHE). A borehole is installed to a depth of 175 m with a diameter of 150 mm. To analyze the thermal diffusion property of the GHE, thermocouples are installed under the ground near the GHE. The outdoor temperature, the ground temperature, and the water temperature of the GHE are monitored for evaluating the characteristics of ground thermal diffusion. The ground thermal conductivity is evaluated by the in-situ thermal response tester and the line source model. It is found to be 3.08 W/$m^{\circ}C$ in this study. The ground temperature is greatly dependent on the outdoor temperature from the ground surface to 2.5 m in depth and is stable below 10 m in depth. The surface temperature of the GHE varies as a function of the temperature of circulating water. But the ground temperature at 1.5 m far from the GHE is not changed in accordance with the temperature of circulating water.

원격탐사, 전기탐사, 전자기탐사 및 시추공영상의 융합적 분석을 통한 서산지역 방조제 누수구역 판별 (Investigation of Water Leakage in Seosan A-Region Sea Wall using Integrated Analysis of Remote Sensing, Electrical Resistivity Survey, Electromagnetic Survey, and Borehole Survey)

  • 홍성인;이동익;백광현;유영철;임국묵;유재형
    • 자원환경지질
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    • 제46권2호
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    • pp.105-121
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    • 2013
  • 본 연구에서는 원격탐사, 전기비저항탐사, 전기전도도탐사(전자기탐사), 시추공 영상촬영법을 융합하여 효과적인 제방의 안정성 및 누수 평가 방법을 서산 A지구 방조제에 적용하여 제시하였다. Landsat ETM+열적외선 밴드를 사용하여 방조제 부근에서 다른 온도의 해수와 담수가 혼합되는 양상을 통해 누수의 존재, 규모 및 기간을 유추하였다. 전기비저항탐사를 방조제를 따라 실시하여 평균비저항 값 83.197 ${\Omega}$-m이하를 보이는 이상대의 수평적 수직적 분포를 확인하였다. 간조와 만조 시의 전기전도도 값의 분석을 통해 배경치의 영향을 최소화한 수평적 이상대 분포를 확인하였다. 시추공영상촬영을 통해 파쇄대의 수직적 분포양상과 기존 탐사법의 정확도를 확인하였다. 그 결과 전체 제방의 연장 중 41.7%에서 세 수평적 이상대 탐사법의 중첩구간이 확인되었으며, 시추공에서 확인된 수직적 파쇄양상을 고려할 때 누수구간이 제방단면의 중심부를 따라 상당부분 수평적으로 연장이 되어 방대한 양의 누수가 존재할 가능성이 높을 것으로 사료된다. 네 탐사법의 융합적 접근은 각 탐사방법이 가지고 있는 장점을 부각하고 단점을 보완하여 수평적 및 수직적인 누수구간과 기간의 확인 및 판별이 가능하고, 시추공에서 확인된 수직적 파쇄양상의 수평적 연장성을 예측하는데 높은 신뢰도를 보인다 할 수 있다.

지중열교환기 설치 조건이 지중 유효 열전도도에 미치는 영향에 관한 실험적 연구 (An Experimental Study on the Effect of Ground Heat Exchanger to the Overall Thermal Conductivity)

  • 공형진;임효재;최재호;손병후
    • 대한설비공학회:학술대회논문집
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    • 대한설비공학회 2009년도 하계학술발표대회 논문집
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    • pp.45-51
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    • 2009
  • A ground-loop heat exchanger in a ground source heat pump system is an important unit that determines the thermal performance of a system and its initial cost. The size and performance of this heat exchanger is highly dependent on ground thermal properties. A proper design requires certain site-specific parameters, most importantly the ground effective thermal conductivity, the borehole thermal resistance and the undisturbed ground temperature. This study was performed to investigate the effect of some parameters such as borehole lengths, various grouting materials and U-tube configurations on ground effective thermal conductivity. In this study, thermal response tests were conducted using a testing device with 9-different ground-loop heat exchangers. From the experimental results, the length of ground-loop heat exchanger affects to the effective thermal conductivity. Among the various grouting materials, the bentonite-based grout with silica sand shows the largest thermal conductivity value.

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경계 조건에 따른 지열 응답 함수의 차이가 수직형 지열 교환기 길이 산정에 미치는 영향 (Impact of Different Boundary Conditions in Generating g-function on the Sizing of Ground Heat Exchangers)

  • 김의종
    • 설비공학논문집
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    • 제26권6호
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    • pp.263-268
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    • 2014
  • Eskilson's g-function, a well-known geothermal heat response factor, is widely used for sizing of the ground heat exchangers. Unlike the Eskilson's original model that uses common temperature boundaries for all boreholes and along the borehole height, an analytical-solution-based g-function uses a uniform heat transfer rate over the height with variable heat transfer rates for respective boreholes. To evaluate the impact of such a boundary difference on g-function and the design length, a simple case study was carried out on the cooling-dominant commercial buildings. The results show that the design lengths given by the boundary of uniform heat transfer rates are longer than those given by Eskilson's boundary for all cases tested. The difference in length is more important when the bore field is composed of more boreholes with shorter length of each borehole.

TRNOPT를 이용한 수직 지중열교환기 길이 산정 방법에 관한 연구 (Sizing of Vertical Borehole Heat Exchangers using TRNOPT)

  • 박승훈;이현수;장용성;김의종
    • 설비공학논문집
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    • 제28권10호
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    • pp.402-407
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    • 2016
  • Ground-coupled heat pump systems have been widely used, as they are regarded as a renewable energy source and ensure a high annual efficiency. Among the system components, borehole heat exchangers (BHE) play an important role in decreasing the entering water temperature (EWT) to heat pumps in the cooling season, and consequently improve the COP. The optimal sizing of the BHEs is crucial for a successful project. Other than the existing sizing methods, a simulation-based design tool is more applicable for modern complex geothermal systems, and it may also be useful since design and engineering works operate on the same platform. A simulation-based sizing method is proposed in this study using the well-known Duct STorage (DST) model in Trnsys. TRNOPT, the Trnsys optimization tool, is used to search for an optimal value of the length of BHEs under given ground loads and ground properties. The result shows that a maximum EWT of BHEs during a design period (10 years) successfully approaches the design EWT while providing an optimal BHE length. Compared to the existing design tool, very similar lengths are calculated by both methods with a small error of 1.07%.

수직형 지중열교환기 열전도도 측정기술에 관한 연구 (A Study on the Measurement of Thermal conductivity of Vertical Borehole heat Exchanger)

  • 김지영;이의준;장기창;강은철
    • 대한설비공학회:학술대회논문집
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    • 대한설비공학회 2008년도 동계학술발표대회 논문집
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    • pp.39-44
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    • 2008
  • The heat exchange between the Borehole Heat Exchanger(BHE) and the surrounding ground depends directly on ground thermal conductivity k at the certain site. The k is thus a key parameter in designing BHE and coupled geothermal heat pump systems. Currently, although a thermal hydraulic response test(TRT) is mostly used in practice, the thermal hydraulic TRT needs additional power and is generally time-consuming. A new, simple wireless P/T probe for a hi-speed k determination was introduced in this paper. This technique using a wireless P/T probe is less time-consuming and requires no external source of energy for measurement and predicts local thermal properties by measuring soil temperatures along the depth. Measured temperature data along the depth was analyzed. In order to verify the new technique for the determination of ground thermal conductivity, ground thermal conductivity k that calculated from the measured temperature data using a wireless P/T probe was compared with one obtained from conventional hydraulic TRT. When comparing the average k of two methods, the relative error was approximately 10%. As a result, the electronic TRT can replace the conventional hydraulic TRT method after carrying out the additional research on a lot of sites.

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열응답 실험 및 열저항 해석을 통한 장심도 수직밀폐형 지중열교환기의 성능 분석 (Performance Analysis of a Deep Vertical Closed-Loop Heat Exchanger through Thermal Response Test and Thermal Resistance Analysis)

  • 심병완;박찬희;조희남;이병대;남유진
    • 자원환경지질
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    • 제49권6호
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    • pp.459-467
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    • 2016
  • 300 m 이상의 장심도 지중열교환기는 도심지나 넓은 부지를 확보가기 어려운 지역에 지열냉난방 시스템을 경제적으로 설치하는데 유리하다. 그러나 실제 시공에서는 여러 가지 문제들로 인하여 보편적으로 시도되지 않았고, 일반적으로 100 ~ 200m 심도로 설치되어 왔다. 본 연구에서는 일반적인 시추공 직경 150 mm에 U 파이프는 50A 규격으로 외경 50 mm의 300 m 심도로 지중열교환기를 설치하였다. 고밀도 PE관은 단위 길이당 비중이 $0.94{\sim}0.96g/cm^3$으로 지열공 내부에 채워진 지하수 영향으로 부력이 존재하여, 이를 개선하기 위해 4.6 kg 무게의 금속으로 제작된 하중밴드 10개조를 설치하여 부력의 영향을 감소시켰다. 지중열교환기의 길이 산정 및 성능평가를 위한 기초조사로서 지반조사 및 열응답실험이 실시되었다. 지반내 온도구배는 100 m 심도까지는 주변 지하수 이용에 의한 영향 등으로 $15^{\circ}C$ 정도의 분포를 보이며 그 하부는 $1.9^{\circ}C/100m$의 지온증온율을 나타내고 있다. 열응답실험은 기존에 설정된 표준 방식으로 48 시간 진행되었으며 평균 주입전력은 17.5 kW이며 평균 순환수 유량은 28.5 l/min, 그리고 평균 입출구 온도차는 $8.9^{\circ}C$로 나타났다. 측정된 지중열전도도는 3.0 W/mk이며, 공내열저항은 0.104 mk/W로 나타났다. Stepwise 평가에서 지중열전도도 변화는 초기 13시간을 제외한 이후에는 표준편차가 0.16으로 매우 안정된 값으로 수렴한 것으로 나타났다. 그리고 공내열저항의 민감도를 분석한 결과 파이프의 구경과 그라우팅 물질의 열전도도가 증가함에 따라 그 값이 미미하게 감소하는 경향을 나타내었다.