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CFD 해석에 의한 수직형 지열교환기의 성능예측
A Performance Prediction of a Vertical-type Geothermal Heat Exchanger by CFD Analysis

우상우   (한국해양대학교 대학원UU0001479  ); 황광일   (한국해양대학교 기계정보공학부UU0001479  ); 김종헌   (삼성물산 건설부문 기술연구소CC0102076  ); 신승호   (삼성물산 건설부문 기술연구소CC0102076  );
  • 초록

    This study proposes a CFD(Computational Fluid Dynamics) analysis as a method of verification of the designed-data and a supplement of the insufficient experiences in geothermal system, which shows a rapid growth among the renewable energies. The followings are the results. FLUENT 6.2.12 is used as a CFD tool on this study, with the equations of continuity, motion, energy for unsteady flow through pipes and k-epsilon turbulent model. S-type model which has one borehole with diameter 12m by depth 206m and T-type model which has 3 boreholes with $12m{\times}20m{\times}206m$ are proposed, and also the boundary conditions are described. The temperature differences between temperatures by CFD analysis and by on-site measurement are less than 1.5%, this shows a high reliability of CFD analysis process which this study proposes. After 11 days simulation operated 12 hours interval On/Off mode, it is clearly predicted that the outlet temperatures of geothermal pipes are increased by $1.2^{\circ}C$ , and $2.2^{\circ}C$ after 4 months. And the outlet temperatures of geothermal pipes increased with increase of the mass flow rates through the pipes. T-type model shows that the 4m distance between boreholes are reasonable because the temperatures at 2m and 6m from boreholes are nearly same.


  • 주제어

    지열에너지 .   지열교환기 .   전산유체역학.  

  • 참고문헌 (8)

    1. 김형찬, '한반도 지온특성과 암상과의 관련성 연구', 박사학위논문, 충남대학교, 1990 
    2. Stephen P. KavaNough, Kevin Rafferty, 'Ground-Source Heat Pumps : Design of Geothermal Systems for Commercial and InstitutioNol Buildings', ASHRAE, 1997 
    3. 이세균 외, '1차원 모텔에 의한 지중열교환기의 열거동 해석', 한국태양에너지학회 논문집, Vol.25, No.1, pp.97-104, 2005.3     
    4. Shinji Yamaguchi, Isao Takashima, 'Operation Data ANolysis of Shallow Depth Ground-Source Heat Pump System at Ogatamura and Takanosu, Akita Prefecture, Japan', Proceedings World Geothermal Congress 2005 
    5. 이용범 외, '지열 열교환시스템 개발을 위한 지중 열유동 특성분석', 바이오시스템공학, Vol.30, No.3, pp.185-191, 2005     
    6. 황광일 외, '주상복합 건축물의 기초슬래브에 설치된 수평형 지열교환기의 계절별 성능평가', 한국태양에너지학회 논문집, 2007. 6, pp.11-18     
    7. 신치웅, '공기조화설비', 기문당, 1996 
    8. 大岡龍三 外, '地中熱移動シミュレ?ショソに基づく採熱量予測モデルの開發', 日本建築學會學術講演梗槪集, 日本建築學會, 2007.8 
  • 이 논문을 인용한 문헌 (3)

    1. Hwang, Kwang-Il ; Shin, Dong-Keol ; Kim, Joong-Hun ; Shin, Seung-Ho ; Jung, Myoung-Kwan 2008. "A Performance Measurement and Evaluation of a 400RT Vertical type Geothermal System installed in a Complex Building Before Occupancy" 한국태양에너지학회 논문집 = Journal of the Korean Solar Energy Society, 28(3): 7~14     
    2. Hwang, Kwang-Il ; Shin, Dong-Keol ; Kim, Joong-Hun ; Shin, Seung-Ho 2009. "A Case Study on the Seasonal Temperature Variations in Depth of a Vertically-installed Geothermal Heat Exchange Pipe" 한국태양에너지학회 논문집 = Journal of the Korean Solar Energy Society, 29(3): 45~50     
    3. Sun, Jong-Cheol ; Kim, Byung-Chul ; Koh, Young-Ha 2013. "The Characteristics of Thermal Diffusion With the Vertical-Closed Loop Type Geothermal Heat Exchanger" 한국태양에너지학회 논문집 = Journal of the Korean Solar Energy Society, 33(1): 57~65     

 저자의 다른 논문

  • 황광일 (32)

    1. 2006 "주상복합 건축물에 적용된 지열이용 히트펌프 시스템의 냉방성능 평가" 한국태양에너지학회 논문집 = Journal of the Korean Solar Energy Society 26 (4): 9~16    
    2. 2006 "선박 공조닥트의 특성분석에 관한 사례 연구 - 유지관리용 로봇의 이동 알고리즘 개발을 위한 분석 -" 한국마린엔지니어링학회지 = Journal of the Korean Society of Marine Engineering 30 (2): 211~217    
    3. 2006 "건물용도별 지열시스템 적용 해외사례" 지열에너지저널 = Korea journal of geothermal energy 2 (1): 84~89    
    4. 2007 "신조 운항실습선의 봄철 실내 온열환경 실측평가" 한국마린엔지니어링학회지 = Journal of the Korean Society of Marine Engineering 31 (8): 939~946    
    5. 2007 "수직형 지열교환기의 입.출구온도에 대한 실측과 CFD 결과 비교" 한국지열에너지학회논문집 = Transactions of the Korea society of geothermal energy engineers 3 (1): 11~16    
    6. 2007 "선박 선실 내의 실내공기환경 실태 조사에 관한 연구 - 원항 여객선 선실의 동절기 온열환경 -" 한국마린엔지니어링학회지 = Journal of the Korean Society of Marine Engineering 31 (4): 370~376    
    7. 2007 "주상복합 건축물의 기초 슬래브에 설치된 수평형 지열교환기의 계절별 성능평가" 한국태양에너지학회 논문집 = Journal of the Korean Solar Energy Society 27 (2): 11~17    
    8. 2008 "연구.사무공간의 냉난방용으로 설치된 400RT급 수직형 지열시스템의 봄철 성능평가" 한국지열에너지학회논문집 = Transactions of the Korea society of geothermal energy engineers 4 (2): 9~14    
    9. 2008 "새로운 구조의 유연한 배관탐사 로봇 설계" 한국마린엔지니어링학회지 = Journal of the Korean Society of Marine Engineering 32 (1): 175~183    
    10. 2008 "590인승 Ro-Pax형(型) 연안여객선의 선실 내 봄철 온열환경 측정평가" 한국마린엔지니어링학회지 = Journal of the Korean Society of Marine Engineering 32 (8): 1170~1177    
  • 신승호 (20)

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