지열 천공 그라우팅

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.