KR100934094B1

KR100934094B1 - 온실용 공기온도 조절장치

Info

Publication number: KR100934094B1
Application number: KR1020090088916A
Authority: KR
Inventors: 배두직
Original assignee: 대영지에스 주식회사
Priority date: 2009-09-21
Filing date: 2009-09-21
Publication date: 2009-12-24

Abstract

본 발명에 의한 온실용 공기온도 조절장치는 송풍기의 출구에 공기공급파이프를 연결하여 외부의 공기가 송풍기에 의해 온실의 내부로 공급되는 것으로 이루어지는 온실용 공기온도 조절장치에 있어서, 온실 내부의 천정에 근접한 공기를 외부로 이송하는 공기배출송풍기의 입구측에 제1열교환기가 설치되고, 상기 제1열교환기와 연결되는 지하열교환기가 지열을 형성하는 지하에 배치되고, 상기 제1열교환기의 출구와 입구 중의 어느 하나에 제1순환펌프가 설치됨과 아울러 상기 제1열교환기의 출구와 입구 중의 어느 하나에 제1전자밸브가 설치되고, 상기 지하열교환기의 입구와 출구 중의 어느 하나에 제2전자밸브가 설치되며, 상기 제1열교환기와 지하열교환기 사이를 흐르는 온수가 제2순환펌프에 의해 히터펌프와 제1열교환기 사이와 히터펌프와 지하열교환기 사이를 순환하게 되고, 상기 온수의 열로써 상기 히터펌프가 제3순환펌프에 의해 가열열교환기와 히터펌프 사이를 순환하는 물을 가열하게 되며, 상기 가열열교환기가 열교환수내장탱크에 배치되어 열교환수내장탱크 내의 열교환수를 가열하게 되며, 상기 열교환수내장탱크와 연결되는 제2열교환기가 송풍기의 출구에 배치되어 제4순환펌프에 의해 상기 열교환수내장탱크와 제2열교환기 사이를 순환하는 열교환수의 열이 송풍기의 출구로 흐르는 공기를 가열하는 것을 포함하여 이루어진다.

따라서 본 발명은 겨울철에 상대적으로 따뜻한 지열로 가열된 온수가 히터펌프를 통하여 열교환수를 가열하여 송풍기에 의해 흐르는 공기를 가열하여 온실 내 부로 투입하기 때문에 겨울철에도 따뜻한 공기로 온실 내부를 따뜻하게 할 수 있고, 여름철에 온실 내부 상측에 위치한 고온의 공기로 가열된 온수가 히퍼펌프를 통하여 열교환수를 가열하여 송풍기에 의해 흐르는 공기를 가열하여 온실 내부로 투입하기 때문에 여름철의 온실 내부의 온수를 일정하게 유지할 수 있으며, 여름철에는 많은 열이 온실 내부에서 발생되기 때문에 온실 내부 상측에 위치한 고온의 공기로 가열된 온수의 열을 지하열교환기로 방출시켜서 지하열교환기 주위의 지하를 가열할 수 있어 지열의 냉각을 방지할 수 있는 등의 효과를 발휘한다.

온실, 공기 가열, 온실용 공기온도 조절장치, 지열, 온실 공기 재활용

Description

온실용 공기온도 조절장치{CONTROL APPARATUS OF AIR TEMPERATURE IN GREEN HOUSE}

본 발명은 지하수와 온실 내의 고온 공기를 이용하여 온실 내의 공기의 온도를 조정하는 온실용 공기온도 조절장치에 관한 것으로서, 더욱 상게하게는 지열과 온실 내의 고온 공기를 이용하여 지열의 냉각을 방지하면서 온실에 투입되는 공기를 용이하게 가열할 수 있도록 하는 온실용 공기온도 조절장치에 관한 것이다.

일반적으로 온실은 넓은 의미에서 비닐하우스를 포함하는 것이며, 식물 재배를 목적으로 하여 뼈대를 세운 바깥쪽을 유리 또는 비닐로 씌우고, 난방시설을 갖출 수도 있으며, 원래 겨울의 저온기에 식물을 추위로부터 보호하고, 식물의 생육을 촉진하기 위하여 식물에 적합한 생육환경을 인위적으로 조성하게 된다.

그래서 종래에는 주로 난로 등을 온실의 난방시설로 이용하여 왔으나, 이는 가열된 열기가 곧바로 상승한 후 어느 정도 냉각되면 대류작용에 의해 하강하기 때문에 난방효과가 반감될 뿐만 아니라 지표면 가까이로는 열기가 공급되지 않아 식물성장에 큰 도움을 주지 못하였으며, 특히 대형온실의 경우는 부분에 따라 온도차가 크게 벌어져 전체적으로 균일한 적정온도를 유지하는 것이 매우 힘들었다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 종래의 온실에는 다른 예로서 겨울철에 실내공기를 가열해주고 여름철에 환기에 의해 실내온도를 낮추기 위한 실내의 공기온도를 조절하는 장치가 개발되었다.

즉 도 3에 도시한 바와 같이, 종래에는 온실(100)의 천정에 흡기관(101)을 설치하고, 온실의 지표면 또는 지면 속의 얕은 곳에 공기공급관(102)이 설치되며, 공기배출팬(103)으로 온실(100) 내의 공기를 흡기관(101)으로 배출하면서 흡기관(101) 내에 배치된 열교환기(104)를 가열하게 된다.

그리고 종래에는 외부의 공기가 공기공급팬(105)에 의해 상기 공기공급관(102)을 통하여 온실(100) 내부로 공급되면서 상기 열교환기(104)를 통과하여 가열되어 온실(100)의 내부로 흐르게 된다.

그러면 온실(100) 내부의 상측에 위치한 고온의 공기로 온실(100) 내부로 공급되는 공기를 가열하기 때문에, 온실(100) 내부의 공기를 재활용할 수 있는 것이다.

그러나 종래에는 여름철에 온실 내부의 공기 온도가 지나치게 높기 때문에, 온실 내부의 고온 공기를 이용할 수 없을 뿐만 아니라 온실 내부의 온도를 낮추기 위하여 온실 상부에 위치한 개폐문(100a)을 개방하여 온실 내부의 온도를 낮추어야 하며, 상기와 같이 온실 상부의 개폐문을 개방하면 불필요한 외부의 벌레 등이 온실 내부로 유입되어 온실 내의 식물에 악영향을 미칠 수 있다는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 지열을 이용하여 온실에 투입되는 공기를 가열하게 함과 아울러 온실 내의 고온 공기를 재활용하여 온실에 투입되는 공기와 지하를 가열함으로써, 지열과 온실 내의 고온 공기를 사용하여 지열의 냉각을 방지하면서 온실에 투입되는 공기를 용이하게 가열할 수 있는 온실용 공기온도 조절장치를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 송풍기의 출구에 공기공급파이프를 연결하여 외부의 공기가 송풍기에 의해 온실의 내부로 공급되는 것으로 이루어지는 온실용 공기온도 조절장치에 있어서, 온실 내부의 천정에 근접한 공기를 외부로 이송하는 공기배출송풍기의 입구측에 제1열교환기가 설치되고, 상기 제1열교환기와 연결되는 지하열교환기가 지열을 형성하는 지하에 배치되고, 상기 제1열교환기의 출구와 입구 중의 어느 하나에 제1순환펌프가 설치됨과 아울러 상기 제1열교환기의 출구와 입구 중의 어느 하나에 제1전자밸브가 설치되고, 상기 지하열교환기의 입구와 출구 중의 어느 하나에 제2전자밸브가 설치되며, 상기 제1열교환기와 지하열교환기 사이를 흐르는 온수가 제2순환펌프에 의해 히터펌프와 제1열교환기 사이와 히터펌프와 지하열교환기 사이를 순환하게 되고, 상기 온수의 열로써 상기 히터펌프가 제3순환펌프에 의해 가열열교환기와 히터펌프 사이를 순환하는 물 을 가열하게 되며, 상기 가열열교환기가 열교환수내장탱크에 배치되어 열교환수내장탱크 내의 열교환수를 가열하게 되며, 상기 열교환수내장탱크와 연결되는 제2열교환기가 송풍기의 출구에 배치되어 제4순환펌프에 의해 상기 열교환수내장탱크와 제2열교환기 사이를 순환하는 열교환수의 열이 송풍기의 출구로 흐르는 공기를 가열하는 것을 포함하여 이루어지는 온실용 공기온도 조절장치를 제공한다.

이와 같이 이루어지는 본 발명에 의한 온실용 공기온도 조절장치는 겨울철에 상대적으로 따뜻한 지열로 가열된 온수가 히터펌프를 통하여 열교환수를 가열하여 송풍기에 의해 흐르는 공기를 가열하여 온실 내부로 투입하기 때문에 겨울철에도 따뜻한 공기로 온실 내부를 따뜻하게 할 수 있고, 여름철에 온실 내부 상측에 위치한 고온의 공기로 가열된 온수가 히터펌프를 통하여 열교환수를 가열하여 송풍기에 의해 흐르는 공기를 가열하여 온실 내부로 투입하기 때문에 여름철의 온실 내부의 온수를 일정하게 유지할 수 있다는 이점이 있다.

더우기 여름철에는 많은 열이 온실 내부에서 발생되기 때문에, 온실 내부 상측에 위치한 고온의 공기로 가열된 온수의 열을 지하열교환기로 방출시켜서 지하열교환기 주위의 지하를 가열할 수 있어 지열의 냉각을 방지할 수 있고, 온실 내의 고온의 공기를 재활용할 수 있다는 이점이 있다.

또한 공기배출송풍기로 온실 내부의 상측에 위치한 공기를 배출하기 때문에, 온실에 설치된 물을 개방할 필요없이 온실 내부의 온도를 조정할 수 있어 여름철에 불필요한 벌레 등이 온실 내부로 침입하는 것을 방지하여 작업자의 작업 능률을 향 상할 수 있는 것이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 더욱 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 온실용 공기온도 조절장치의 일 예를 나타내는 도면으로서, 상기 온실용 공기온도 조절장치에는 온실(1)에 송풍기(2)를 삽입 배치하고, 상기 송풍기(2)의 출구에 공기공급파이프(3)를 연결하여 외부의 공기가 송풍기(2)에 의해 온실의 내부로 공급되며, 상기 송풍기(2)에서 배출되는 공기를 가열하여 공기공급파이프(3)를 통하여 온실(1) 내부로 공급되는 공기를 가열하는 구조이다.

즉 본 발명에서는 온실(1) 내부의 천정에 근접한 공기를 외부로 이송하는 공기배출송풍기(11)가 온실(1)의 상측에 삽입 설치되고, 상기 공기배출송풍기(11)의 입구측에 제1열교환기(12)가 설치되어 온실(1) 내부의 고온의 공기에 의해 가열된다.

상기 제1열교환기(12)와 연결되는 지하열교환기(13)가 지열을 형성하는 지하에 배치되어 상기 제1열교환기(12)와 지하열교환기(13) 사이를 순환하는 온수가 지열과 온실 내부의 고온 공기에 의해 가열될 뿐만 아니라 지하열교환기(13) 주위의 온도를 상승시킬 수도 있다.

상기 제1열교환기(12)의 출구와 입구 중의 어느 하나에는 제1순환펌프(15)가 설치되어 상기 제1열교환기(12) 내의 온수를 흐르게 하고, 상기 제1열교환기(12)의 출구와 입구 중의 어느 하나에는 제1전자밸브(14)가 설치되어 상기 제1열교환기(12) 내의 온수의 흐름을 단속한다.

상기 지하열교환기(13)의 입구와 출구 중의 어느 하나에도 제2전자밸브(16)가 설치되어 지하열교환기(13) 내의 온수의 흐름을 단속한다.

그리고 상기 제1열교환기(12)와 지하열교환기(13) 사이를 흐르는 온수는 제2순환펌프(17)에 의해, 히터펌프(18)와 제1열교환기(12) 사이를 순환될 뿐만 아니라 히터펌프(18)와 지하열교환기(13) 사이를 순환될 수 있는 것이다.

여기서 상기 히터펌프(18)는 상기 온수의 열로써 제3순환펌프(19)에 의해 가열열교환기(20)와 히터펌프(18) 사이를 순환하는 물을 가열하게 된다.

참고로 히터펌프는 저온 열원에서 열을 흡수한 후, 펌핑 등으로 일을 가하여 고온 열원에 열을 방출하는 장치로서, 예컨대 낮은 온도의 물로써 상대적으로 높은 온도의 물을 가열할 수 있는 장치이다.

아무튼 상기 가열열교환기(20)는 열교환수내장탱크(21)에 배치되어 열교환수내장탱크(21) 내의 열교환수를 가열하게 되는 바, 상기 히터펌프(18)에 의해 가열된 물이 가열열교환기(20)를 통과하면서 발열하게 되고, 상기 가열열교환기(20)에서 발생되는 열이 열교환수내장탱크(21) 내의 열교환수를 가열하며, 이에 따라 열교환수내장탱크(21) 내에는 고온의 열교환수가 내장되는 것이다.

상기 열교환수내장탱크(21)와 연결되는 제2열교환기(22)가 상기 송풍기(2)의 출구에 배치되어 제4순환펌프(23)에 의해 상기 열교환수내장탱크(21)와 제2열교환기(22) 사이를 순환하는 열교환수의 열이 상기 송풍기(2)의 출구로 흐르는 공기를 가열하게 된다.

특히 본 실시에에서는 상기 제1열교환기(12)와 지하열교환기(13)가 제1파이프(31)와 제2파이프(32)에 의해 연결되고, 상기 제1파이프(31) 상에 상기 제1전자밸브(14)가 설치되어 제1열교환기(12) 내에 흐르는 온수를 단속하고, 제1파이프(31) 상에 제2전자밸브(16)가 설치되어 지하열교환기(13) 내에 흐르는 온수를 단속하며, 상기 제2파이프(32) 상에 상기 제1순환펌프(15)를 설치하여 상기 제1열교환기(12) 내의 온수를 순환시키고, 상기 제2순환펌프(17)가 상기 제1순환펌프(15)와 지하열교환기(13) 사이의 제2파이프(32) 내의 온수를 상기 히터펌프(18)를 경유시켜서 상기 제1전자밸브(14)와 제2전자밸브(16) 사이의 제1파이프(31) 내로 흐르게 하는 구조로 이루어진다.

한편 본 발명에 의한 온실용 공기온도 조절장치는 다른 예로서, 도 2에 도시한 바와 같이 상기 제1열교환기(12)와 지하열교환기(13) 사이를 흐르는 온수가 다수의 비닐하우스(1a) 내의 보조송풍기(33)의 출구에 설치된 다수의 보조열교환기(34)를 순환하는 구조를 포함한다.

물론 상기 보조열교환기(34) 내를 흐르는 온수를 단속하는 보조전자밸브(35)와 상기 보조열교환기(34) 내의 온수를 흐르게 하는 펌프(36)가 상기 보조열교환기(34)의 출구와 입구 중의 어느 하나에 설치될 수 있음을 자명한 사실이다.

또한 도시하지 않았지만 상기와 같은 기술을 자동화하기 위하여, 각각의 열교환기의 출구측에서 나오는 물의 온도를 온도센서로 감지하여 각각의 순환펌프와 전자밸브를 작동할 수 있으며, 수동으로 조작하기 위하여 전자밸브를 수동 밸브로 교체하는 것이 바람직하다.

이와 같이 이루어지는 본 발명에 의한 온실용 공기온도 조절장치는 다음과 같이 작용한다.

겨울철에는 온실(1) 내부의 상측에 위치한 고온의 공기를 공기배출송풍기(11)로 온실(1) 내부에서 외부로 배출하면서 제1열교환기(12)로 온수를 가열하는 것보다 지열에 의해 가열되는 지하열교환기(13)로 온수를 가열하는 것이 더 효과적이므로, 제1전자밸브(14)를 닫고 제2전자밸브(16)를 개방한 뒤, 제2순환펌프(17)와 제3순환펌프(19)를 작동한다.

그러면 히터펌프(18)와 지하열교환기(13) 사이를 흐르는 온수가 제2순환펌프(17)에 의해 순환되어 지열에 의해 가열되고, 지열에 의해 가열된 온수의 열이 히터펌프(18)가 빼앗아서 가열열교환기(20)와 히터펌프(18) 사이를 순환하는 물을 가열하게 된다.

상기 히터펌프(18)에 의해 가열된 물은 가열열교환기(20)에서 발열되어 열교환수내장탱크(21) 내의 열교환수를 가열하게 되며, 이에 따라 상기 열교환수내장탱크(21) 내의 열교환수의 온도가 상승하게 된다.

상기 열교환수내장탱크(21) 내의 열교환수의 온도가 일정한 온도로 상승하면 제4순환펌프(23)와 송풍기(2)를 작동하면, 열교환수가 상기 제4순환펌프(23)에 의해 열교환수내장탱크(21)와 제2열교환기(22) 사이를 순환하면서 송풍기(2)의 출구로 배출되는 공기가 제2열교환수(22)에 의해 가열되어 온실(1) 내부로 투입된다.

이렇게 본 발명은 겨울철에 지열을 이용하여 온실(1) 내부로 투입되는 공기 를 가열할 수 있는 것이다.

한편 여름철에는 온실 내부의 공기를 배출하여 온실 내부의 온도를 떨어뜨릴 필요가 있을 뿐만 아니라 온실 내부의 상측에 위치한 고온의 공기를 이용할 수 있다.

즉 제1전자밸브(14)를 개방하고 제2전자밸브(16)를 닫은 뒤, 공기배출송풍기(11)와 제1순환펌프(15), 제2순환펌프(17), 제3순환펌프(19)를 작동한다.

그러면 히터펌프(18)와 제1열교환기(12) 사이를 흐르는 온수가 제1순환펌프(15)와 제2순환펌프(17)에 의해 순환되어 온실 내부의 고온의 공기에 의해 가열되고, 온실 내부의 고온의 공기에 의해 가열된 온수의 열이 히터펌프(18)가 빼앗아서 가열열교환기(20)와 히터펌프(18) 사이를 순환하는 물을 가열하게 된다.

상기 열교환수내장탱크(21) 내의 열교환수의 온도가 일정한 온도로 상승하면 제4순환펌프(23)와 송풍기(2)를 작동하면, 열교환수가 상기 제4순환펌프(23)에 의해 열교환수내장탱크(21)와 제2열교환기(22) 사이를 순환하면서 송풍기(2)의 출구로 배출되는 공기가 제2열교환기(22)에 의해 가열되어 온실(1) 내부로 투입되어 온실(1) 내부의 온도를 일정하게 유지시킨다.

특히 여름철에는 온실(1) 내부의 온도가 필요이상으로 상승하기 때문에, 외부의 공기를 온실 내부로 공급할 때에 불필요하게 가열할 필요가 없을 뿐만 아니라 온실 내부의 공기를 외부로 배출할 필요가 있다.

이 때 본 발명에서는 제1전자밸브(14)와 제2전자밸브(16)를 모두 개방하고, 공기배출송풍기(11)와 제1순환펌프(15)를 작동시킨다.

그러면 온실(1) 내부의 상측에 위치한 고온의 공기가 제1열교환기(12)를 가열하게 되고, 제1열교환기(12) 내의 온수가 제1순환펌프(15)에 의해 제1열교환기(12)와 지하열교환기(13) 사이를 순환하게 되며, 이에 따라 지하열교환기(13) 주위의 지하를 가열하게 된다.

이와 같이 지하열교환기(13) 주위의 지하를 가열함으로써 지열의 냉각을 방지하여 겨울철에 지열을 오랫동안 사용할 수 있다.

특히 지열의 냉각은 농작물에 악영향을 미칠 수 있으므로, 보다 많은 열을 지하에 공급할 필요가 있으므로, 본 발명에서는 도 2에 도시한 바와 같이 보다 많은 양의 열을 모아서 지하를 가열할 수도 있는 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 온실용 공기온도 조절장치의 일 예를 나타내는 구성도,

도 2는 본 발명에 의한 온실용 공기온도 조절장치의 다른 예를 나타내는 구성도,

도 3은 종래에 관련하는 온실용 공기온도 조절장치를 나타내는 구성도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 온실 2 : 송풍기

11 : 공기배출송풍기 12,22 : 제1,제2열교환기

13 : 지하열교환기 14,16 : 제1,제2전자밸브

15,17,19,23 : 제1,제2,제3,제4순환펌프 18 : 히터펌프

20 : 가열열교환기 21 : 열교환수내장탱크

Claims

송풍기의 출구에 공기공급파이프를 연결하여 외부의 공기가 송풍기에 의해 온실의 내부로 공급되는 것으로 이루어지는 온실용 공기온도 조절장치에 있어서,

온실 내부의 천정에 근접한 공기를 외부로 이송하는 공기배출송풍기의 입구측에 제1열교환기가 설치되고,

상기 제1열교환기와 연결되는 지하열교환기가 지열을 형성하는 지하에 배치되고,

상기 제1열교환기의 출구와 입구 중의 어느 하나에 제1순환펌프가 설치됨과 아울러 상기 제1열교환기의 출구와 입구 중의 어느 하나에 제1전자밸브가 설치되고,

상기 지하열교환기의 입구와 출구 중의 어느 하나에 제2전자밸브가 설치되며,

상기 제1열교환기와 지하열교환기 사이를 흐르는 온수가 제2순환펌프에 의해 히터펌프와 제1열교환기 사이와 히터펌프와 지하열교환기 사이를 순환하게 되고,

상기 온수의 열로써 상기 히터펌프가 제3순환펌프에 의해 가열열교환기와 히터펌프 사이를 순환하는 물을 가열하게 되며,

상기 가열열교환기가 열교환수내장탱크에 배치되어 열교환수내장탱크 내의 열교환수를 가열하게 되며,

상기 열교환수내장탱크와 연결되는 제2열교환기가 송풍기의 출구에 배치되어 제4순환펌프에 의해 상기 열교환수내장탱크와 제2열교환기 사이를 순환하는 열교환수의 열이 송풍기의 출구로 흐르는 공기를 가열하는 것을 포함하여 이루어지는 온실용 공기온도 조절장치.
제1항에 있어서,

상기 제1열교환기와 지하열교환기가 제1파이프와 제2파이프에 의해 연결되고, 상기 제1파이프 상에 상기 제1전자밸브가 설치되어 제1열교환기 내에 흐르는 온수를 단속하고, 제1파이프 상에 제2전자밸브가 설치되어 지하열교환기 내에 흐르는 온수를 단속하며, 상기 제2파이프 상에 상기 제1순환펌프를 설치하여 상기 제1열교환기 내의 온수를 순환시키고, 상기 제2순환펌프가 상기 제1순환펌프와 지하열교환기 사이의 제2파이프 내의 온수를 상기 히터펌프를 경유시켜서 상기 제1전자밸브와 제2전자밸브 사이의 제1파이프 내로 흐르게 하는 것을 특징으로 하는 온실용 공기온도 조절장치.
제1항과 제2항 중의 어느 한 항에 있어서,

상기 제1열교환기와 지하열교환기 사이를 흐르는 온수가 다수의 비닐하우스 내의 보조송풍기의 출구에 설치된 다수의 보조열교환기를 순환하는 것을 포함하여 이루어지는 온실용 공기온도 조절장치.