수직 밀폐형 지중열 교환기 설계 조건에 대한 천공 깊이 변화에 관한 연구 = An Analysis of Borehole Depth Variation of Vertical Closed Loop Ground Heat Exchanger with Various Design Conditions

국문 초록 (Abstract)

전 세계적으로 화석에너지가 고갈되어가고 있으며 1997년 교토의정서가 발효되고, 건물에너지 효율등급, 에너지소비 총량제 등의 정부정책이 시행됨에 따라 신재생에너지 설치가 중요시 되고 있다. 본 연구에서는 국내의 지역별 지열 도입현황을 파악하고, 신재생에너지중 지열의 핵심 요소인 지중열 교환기, 그 중에서도 현재 건축물에 가장 많이 사용되고 있는 수직밀폐형 지중열 교환기의 여러 설계 변수와 보어홀(천공) 깊이 간 상관관계를 파악하고자 한다. 본 연구에서는 GLHEPRO와 EnergyPlus를 이용해 지중열교환기의 여러 설계 변수를 적용하여 길이의 변화와 최대에너지 생산량의 변화를 고찰하였으며, 지중열교환기의 길이에 가장 큰 영향을 미치는 변수로는 파이프 관경, 파이프와 보어홀벽과의 간격, 지중열전도도를 들 수 있으며, 이 변수 들은 최대 냉난방에너지 생산량에도 타 변수에 비해 큰 영향을 미쳤다.

목차 (Table of Contents)

• Abstract
• 1. 서론
• 1.1 연구의 목적
• 1.2 연구의 방법 및 절차
• 2. 기존 연구 및 지열 설치 현황
• 2.1 기존 연구 분석
• 2.2 지열 설치 현황
• 3. GLHEPRO 해석 결과
• 3.1 기준 설계조건
• 3.2 지중열전도도의 영향
• 3.3 파이프 관경의 영향
• 3.4 그라우팅 종류에 따른 영향
• 3.5 지중열교환기 배열의 영향
• 3.6 파이프와 보여홀 벽면(U-tube) 간격의 영향
• 4. EnergyPlus 해석 결과
• 4.1 EnergyPlus 지열 시스템 모델링
• 4.2 최대 냉난방에너지 생산량과 지중열전도도의 관계
• 4.3 최대 냉난방에너지 생산량과 파이프 관경의 관계
• 4.4 최대 냉난방에너지 생산량과 그라우트의 관계
• 4.5 최대 냉난방에너지 샌산량과 파이프-보어홀 간격의 관계
• 5. 결론
• 참고문헌

참고문헌 (Reference)

1 손병후, "해석 기법에 따른 지열 히트펌프 시스템의 성능 예측에 관한 연구" 2011

2 에너지관리공단, "신재생에너지센터 설치의무화사업"

3 길후정, "수치해석을 통한 수직 밀폐형 지중열 교환기의 열전달 거동 연구" 1638-1646, 2008

4 강일현, "수직 밀폐형 지중열교환기 설계에 관한연구" 한밭대학교 2013

5 양영진, "설계조건 변화에 따른 지중열교환기 용량변화 연구" 2013

6 민경천, "설계변수가 수직밀폐형 지중열교환기 설계길이에 미치는 영향" 한국지열에너지학회 7 (7): 10-15, 2011

7 "Users' Guide GLHEPRO 4.0"

8 "The Encyclopedic Reference to EnergyPlus Input and Output" LBNL 2010

9 Noma Park, "Payback period estimation of ground source and air source multi heat pumps in Korea based on yearly running cost simulation" 2010

10 NREL, "Geothermal heat pumps"