목차

제 1 장 서 론 1
1.1. 연구의 배경 및 목적 1
1.2. 연구의 범위 및 방법 5
제 2 장 지중 열교환기 설계에 관한 예비적 고찰 10
2.1. 지중 열교환기 주요 열적 매커니즘 분석 11
2.1.1. 지중 열교환기 내부에서의 열적 매커니즘 분석 11
2.1.2. 지중 열교환기 외부에서의 열적 매커니즘 분석 13
2.2. 지중 열교환기 주요 설계 변수와 성능 영향 인자 15
2.2.1. 지중 열교환기 주요 설계 변수 15
2.2.2. 지중 열교환기 주요 성능 영향 인자 16
2.3. 기존 지중 열교환기 열해석 모델 18
2.3.1. 해석적 모델 18
2.3.2. 응답함수 모델 22
2.3.3. 수치해석 모델 24
2.4. 기존 지중 열교환기 설계 방법 28
2.4.1. 직접적 설계 방법 28
2.4.2. 반복적 설계 방법 30
2.5. 소 결 38
제 3 장 3차원 동적 지중 열교환기 시뮬레이션 모델 개발 및
검증 41
3.1. 3차원 동적 시뮬레이션을 위한 알고리즘 개발 42
3.1.1. 지중 열교환기 등가 해석 모델 제안 42
3.1.2. 지중 열교환기 열해석 알고리즘 도출 46
3.2. 3차원 동적 시뮬레이션 모델 개발 49
3.2.1. 입력 변수 구성 51
3.2.2. 전처리 부분의 주요 알고리즘 53
3.2.3. 계산 부분의 주요 알고리즘 55
3.2.4. 후처리 부분 구성 56
3.3. 3차원 동적 시뮬레이션 모델 검증 56
3.3.1. 현장 열응답 시험 데이터를 이용한 검증 57
3.3.2. 샌드박스 테스트 데이터를 이용한 검증 62
3.3.3. 트랜시스 DST 모델을 이용한 검증 66
3.4. 소 결 69
제 4 장 지중 열교환기 간이 설계 방법 구축 71
4.1. 지중 포텐셜 에너지와 지중 열교환기의 지중열 추출량 정의 72
4.1.1. 지중 포텐셜 에너지 정의 72
4.1.2. 지중 열교환기의 지중열 추출량 정의 75
4.1.3. 지중 열교환기 컨덕턴스 정의 78
4.1.4. 회복에 의한 열전달량 정의 84
4.2. 동적 시뮬레이션을 이용한 건물의 냉난방 운전에 따른 지중열 추출량 및 지중 온도 변화 분석 85
4.2.1. 장기간 운전에 따른 지중 온도 변화 분석 86
4.2.2. 중기간 운전에 따른 지중 온도 변화 분석 89
4.2.3. 단기간 운전에 따른 지중열 추출량과 지중 온도 변화 분석 92
4.3. 지중 열교환기 간이 설계 방법 도출 94
4.3.1. 지중 열교환기 간이 설계 방법의 주요 가정사항 95
4.3.2. 냉난방 운전을 고려한 일간 지중열 추출량 산정 방법 도출 97
4.3.3. 냉난방 기간 동안의 총 지중열 추출량 산정 방법 105
4.3.4. 장기간의 냉난방 운전에 대한 지중 열교환기 간이 설계 방법 106
4.4. 지중 열교환기 간이 설계 방법을 이용한 설계 프로세스 107
4.4.1. 간이 설계 방법의 설계 계수 정의 107
4.4.2. 건물의 냉난방 운전을 고려한 지중 열교환기 설계 프로세스 109
4.5. 소 결 112
제 5 장 지중 열교환기 간이 설계 방법 보정 114
5.1. 지중 영역 설정 모델 보정 115
5.1.1. 지중열 추출량과 성능 인자 조합에 따른 인접 지중 영역 크기 평가 116
5.2. 일간 지중열 추출량 산정 모델 보정 125
5.3. 중간기 열적 회복에 따른 지중 온도 계산 모델 보정 128
5.3.1. 중간기 열적 회복에 따른 지중 온도 변화 분석 128
5.3.2. 중간기 동안의 지중 온도 산정 방법 도출 130
5.4. 소 결 133
제 6 장 지중 열교환기 간이 설계 방법의 활용 135
6.1. 설계 케이스 설정 136
6.2. 간이 설계 방법을 이용한 지중 열교환기 설계 프로세스 138
6.2.1. 지중 열용량과 초기 포텐셜 에너지 산정 139
6.2.2. 난방기 동안의 총 지중열 추출량 산정 142
6.2.3. 중간기 동안의 회복에 의한 지중 온도 계산 152
6.2.4. 냉방기 동안의 총 지중열 추출량 산정 154
6.3. 장기간 운전에 따른 지중 열교환기 간이 설계 157
6.4. 소 결 162
제 7 장 결 론 164
7.1. 연구의 결과 165
7.2. 연구의 기여도 168
7.3. 연구의 한계점 및 향후 연구 계획 169
참 고 문 헌 171
부 록 A 177
ABSTRACT 185