지열 천공 그라우팅
지열 천공 그라우팅은 지열 파이프를 넣은 천공 공간을 메우는 공정이다. 충전재는 열이 잘 전달되고 물이 새지 않아야 한다. 그래서 열 성능과 수밀성을 동시에 만족하는 재료가 필요하다. 그라우트는 배관과 지반 사이의 열전달 매개이자 수리적 차수재다. 그라우트 층은 배관…
주요 장면
대본
정의
지열 천공 그라우팅은 지열 파이프를 넣은 천공 공간을 메우는 공정이다.
충전재는 열이 잘 전달되고 물이 새지 않아야 한다.
그래서 열 성능과 수밀성을 동시에 만족하는 재료가 필요하다.
구성요소와 역할
그라우트는 배관과 지반 사이의 열전달 매개이자 수리적 차수재다.
그라우트 층은 배관과 지반 사이의 열저항 요소라 열전도율이 중요하다.
구성요소별 역할을 나눠 알면 답안에서 각 역할을 정확히 쓸 수 있다.
열전도율과 투수계수를 함께 봐야 한다.
열저항 식
보어홀 열저항은 배관 내 열매와 지반 사이의 총 저항으로 정의한다.
그라우트 층 열저항은 로그 비를 2π와 열전도율의 곱으로 나눈 값이다.
열전도율이 커질수록 열저항이 줄어 열교환이 쉬워진다.
시공 순서
시공은 천공 완료, 배관 삽입, 주입, 충전 확인 순서로 진행한다.
배관을 넣은 뒤 트레미관을 공 저부까지 내려 그라우트를 채운다.
하부에서 상부로 채워야 공기와 물이 위로 밀려 나간다.
이제 직접 풀어 보자.
계산 예
가상의 예로 깊이 150m, 직경 0.15m인 수직 지열공을 계산한다.
공 단면적은 지름의 제곱에 π를 곱하고 4로 나눈 값이다.
단면적의 값을 직접 구해 보자.
계산 결과
단면적에 깊이를 곱하면 충전 체적이 된다.
이 공의 충전 체적은 약 2.65 m³가 된다.
실제 충전량은 관이 차지하는 체적만큼 줄어든다.
재료 비교
재료는 차수성, 열전도도, 적용 범위로 나눠 비교한다.
시멘트계는 차수성이 확보되지만 열전도도가 낮아 열저항이 커진다.
열전도 개량 그라우트는 열성능을 높이는 대신 재료비와 배합 관리가 더 필요하다.
차수성과 열전도도는 상충하므로 용도에 맞게 배합을 고른다.
정리
그라우팅의 목적은 지하수 오염 차단과 열전달 성능 확보다.
시공은 트레미관으로 하부에서 상부로 채워 공극을 막는다.
흔한 실수는 목적을 열전달 한 가지로만 쓰는 것이다.
그라우트는 열전달과 지하수 차단을 동시에 만족해야 한다.