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지열에너지

- 사업소개

    건설신기술 제772호
    신기술 개요
    지하수자원을 이용하는 개방형 지열냉·난방시스템에서 기존 지열우물공의 설비구조와 지하수 순환체계를 개선한 지중열교환기 설치기술로, 지열우물공의 안정성·효율성·경제성 등에서 우수성을 입증함으로서 건설신기술로 지정
    신기술 명칭
    상향순환 체계를 갖는 열교환시스템과 쌍방향 게이트에 의해 공급 및 환수배관 결속구조를 가진 지열우물공(SCW) 시공기술 / RTS공법
    적용범위
    개방형 지열냉·난방시스템 구축
    기술의 특징
  • ⦁ 국가 R&D 실증연구과제(지하수자원을 이용한 개방형 지중열교환기의 안전성·기능성 및 유지관리 효율성 확보기술) 성공 기술
  • ⦁ 지열우물공의 순환배관 설치 방식을 간소화시킨 구조 변경으로 설치자재의 변형·파손 등 하자발생 요인을 제거함으로서
    비용절감 및 시공난이도 개선
  • ⦁ 개방형 지열우물공에서의 지하수 이동경로를 지온구배순응형 상향순환식 체계로 전환시켜 지하수 순환 및 열교환 면적을
    극대화시킴으로서 지열우물공의 성능 효율 향상
  • ⦁ 외부에 노출되는 지열우물공의 상부에 쌍방향게이트를 구비한 밀폐식 상부 보호장치를 사용하여 지열우물공 내부의
    수중모터펌프와 공급관, 환수관 등 내부설비를 일체화함으로서 설비 안정성 및 유지관리 편리성 확보
    기술의 차별성 및 적용효과
    구분 기존기술 건설신기술 적용효과
    지열우물공
    설비구조
    * 약 500m 우물공 전구간에 140mm(OD)
    내부케이싱을 설치하는데,

    * 설치방법은 4m길이의 PVC Pipe를 125회에
    걸쳐서 소켓접합 방식으로 연결

    * 내부케이싱(PVC Pipe) 안에 수중펌프와 공급
    관을 설치하고, 밖으로 지하수 회수관을 설치
    하는 구조
    * 내부케이싱을 설치하지 않은 나공 상태의 우물공에

    * 수중펌프와 공급관을 설치하고,

    * 75mm(OD) PE Pipe를 4회에 걸친
    소켓접합으로 우물공 바닥부까지 설치
    지열우물공의 내부설비를 간소화함으로서

    PVC Pipe 설치로 나타나는 문제점을 근본적으로 해소

    시공 용이성 및 설비 안정성 확보
    지하수
    순환방식
    * 우물공으로 회수된 지하수가 PVC Pipe 밖으로
    설치된 회수관을 통과해서 하단부로 이동하는
    과정에서 열교환

    * 하단부에 도달한 지하수는 PVC Pipe안으로
    유입된 후 상부로 이동하여 수중펌프로
    연락되는 과정을 반복
    * 우물공에 회수된 지하수가 PE Pipe를 통해
    하단부로 이동하고

    * 나공 상태의 우물공에서 상부로 이동하면서
    열교환 된 후 수중펌프로 연락되는 과정을 반복
    지하수의 열교환 공간면적이 1.7배 확장되는 반면,

    열교환 공간에서 지하수이동 속도는 1.6배 느려져 열교환 성능 향상

    지하수 이동속도

    *기존기술 0.4m/sec

    *신기술 0.25m/sec
    열교환
    공간면적
    유지관리
    효율성
    * 지열우물공 내에서 침전물로 인한 유공관 막힘
    현상으로 지하수 순환에 장애가 발생하는 경우

    * 우물공에 설치된 PVC Pipe 인발 또는 제거가
    어려워 청소 등 재생정비가 불가능

    * 시설 폐쇄의 원인이 됨
    * 나공상태의 우물공에 지하수 순환설비를 설치한
    구조로 지하수 순환에 장애가 없고,

    * 내부설비를 일체화시키는 쌍방향게이트를
    적용하여 시설물 설치 및 해체 작업과 청소 등
    재생정비가 용이

    * 필요시 추가 굴착도 가능
    지열시스템 설비 폐쇄 원인을 사전 예방하고,

    유지관리 비용을 절감
    지열우물공 설치구조 및 시공방법
    구분 시공 순서와 방법
    건설신기술(제772호)
    * 200mm관경, 약 500m깊이의
    지열우물공 굴착
    * 우물공 내부에 수중펌프 및 환수배관(65mmID) 설치
    * 환수배관 깊이: 약 490m
    * 배관연결방법: 융착 4회
    * 수중펌프 및 환수배관을 쌍방향게이트에 동시 체결
    * 나공상태의 우물공에 설치
    * 시설물 동시 인양설치 가능
    기존기술
    (PVC 설치)
    * 200mm관경에 약 500m깊이의
    지열우물공 굴착
    * 우물공 전체 구간 내부에 PVC
    Pipe (140mmOD) 설치
    * 소켓접합 125회
    * PVC Pipe 안에 수중펌프를 설치
    * PVC Pipe 외벽부에 지하수 환수관
    설치
    * 준공 후에는 PVC Pipe 인양 불가
    * 수중펌프와 환수관만 인양 가능
    차별성
    * 기존기술의 경우, 지열우물공에 문제 발생 시 재생정비 불가 → 시설 폐쇄 위험
    * 굴착구간(약500m) 전체에 140mm(OD) 관경의 PVC Pipe를 설치하는 기존 기술에 비해 신기술이 시공성·경제성·성능효율·유지관리 등에서 모두 우수