지중열교환기용 시멘트계 그라우트의 열물성에 관한 연구
A Study on the Thermal Properties of Cement-based Grout for Ground Heat Exchangers
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초록
본 논문에서는 지중 열교환기용 벤토나이트 그라우트의 대안으로 시멘트계 그라우트의 적용성에 대해 연구하였다. 최적의 혼합 비율을 도출하기 위해 다양한 혼합비에 따른 시멘트계 그라우트와 벤토나이트 그라우트의 열전도도를 실험적으로 비교하였으며 수치해석 프로그램을 이용하여 현장에서 사용되는 벤토나이트 그라우트와 시멘트계 그라우트의 열전달 효율을 고찰하였다. 현장 열응답 시험에 의한 유효 열전도도 측정 결과, 시멘트계 그라우트가 벤토나이트 그라우트보다 높은 열효율을 나타냈다. 실내시험, 수치해석 및 현장 열응답 시험 결과를 종합하면, 벤토나이트 그라우트 대신 시멘트계 그라우트를 사용할 경우 좀 더 높은 효율을 얻을 수 있을 것으로 예상된다.
Abstract
In this paper, the applicability of cement-based grout has been studied as an alternative to bentonite grout for installing ground heat exchangers. To provide an optimal mixture design, the thermal conductivity of cement-based grout and bentonite grout with various mixture ratios were experimentally evaluated and compared. Numerical analyses using Fluent (FVM program) were applied to compare the thermal transfer efficiency of the cement-based grout with that of the bentonite grout. The effective ground thermal conductivity was also measured by in-situ thermal response test. The results showed that the thermal efficiency of the cement grout was better than that of bentonite grout. Consequently, the cement-based grout could be an alternative with enhanced thermal efficiency to bentonite grout for ground heat exchangers.
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